Чугунът е сплав от желязо и въглерод. Процентът на желязото съдържа повече от 90%. Количеството въглерод варира между 2,14-6,67%. Благодарение на този елемент материалът има висока твърдост, но се появява крехкост. Това води до влошаване на пластичността и пластичността. В някои видове се добавят легиращи елементи за подобряване на производителността: алуминий, хром, ванадий, никел.

Характеристики на видовете въглероден метал

Диаграмата желязо-въглерод показва от какво е направено желязото. В допълнение към желязото въглеродът присъства под формата на графит и цементит.

Съставът на чугунената сплав има разновидности:

Индивидуални свойства на метала

Материалът се характеризира с определени характеристики. Те включват:

В зависимост от наличието на примеси има разлика в свойствата на материала.

Тези елементи включват сяра, фосфор, силиций, манган:

• Сярата намалява течливостта на метала.
• Фосфорът намалява якостта, но позволява производството на продукти със сложна форма.
• Силицият повишава течливостта на материала, като понижава точката му на топене.
• Манганът дава сила, но намалява течливостта.

Разлики между чугун и стомана

За да разберете разликата между стомана и чугун, трябва да вземете предвид техните характеристики. Отличителна чертачугунът е количеството въглерод. Минималното му съдържание е 2,14%. Това е основният показател, по който този материал може да се разграничи от стоманата.

Само химичен анализ може да определи процентното съдържание на примеси. Ако сравним точката на топене на чугуна и стоманата, тогава за чугуна тя е по-ниска и възлиза на 1150-1250 градуса. Стоманата е около 1500.

За да различите материала, трябва да направите следното:

• Продуктът се спуска във водата и се определя обемът на изместената вода. Чугунът е по-малко плътен. Тя е 7,2 g/cm3. За стомана - 7,7-7,9 g / cm3.
• На повърхността се прилага магнит, който се привлича по-добре от стоманата.
• С помощ мелачкаили файл, чипове се търкат. След това тя се събира в хартия и се избърсва в нея. Стоманата няма да остави следи.

Плюсове и минуси на материала

Както всеки материал, чугунът има положителни и отрицателни страни. Положителните качества включват:

Много хора знаят за такъв материал като чугун и неговите якостни характеристики. Днес ще задълбочим тези знания и ще разберем какво е чугунът, от какво се състои, какви видове се случва и как се произвежда.

Съединение

Какво е чугун? Това е сплав от желязо, въглерод и различни примеси, благодарение на които придобива необходимите свойства. Материалът трябва да съдържа най-малко 2,14% въглерод. Иначе ще е стомана, а не чугун. Благодарение на въглерода чугунът има повишена твърдост. В същото време този елемент намалява пластичността и ковкостта на материала, което го прави крехък.

В допълнение към въглерода, съставът на чугуна задължително включва: манган, силиций, фосфор и сяра. Някои марки също добавят допълнителни добавки, за да придадат на материала специфични свойства. Често използваните легиращи елементи включват хром, ванадий, никел и алуминий.

Материалът е с плътност 7,2 g/cm 3 . За металите и техните сплави това е доста висока цифра. Чугунът е много подходящ за производство на всякакви продукти чрез леене. В това отношение той превъзхожда всички железни сплави, с изключение на някои марки стомана.

Точката на топене на чугуна е 1200 градуса. За стоманата тази цифра е с 250-300 градуса по-висока. Причината за това се крие в повишеното съдържание на въглерод в чугуна, което води до по-слаби връзки между железните атоми. По време на топенето на чугун и последващата му кристализация въглеродът няма време да проникне напълно в структурата на желязото. Следователно материалът е крехък. Структурата на чугуна не позволява да се използва за производство на продукти, които са постоянно подложени на динамични натоварвания. Но това, за което чугунът е идеален, е за части, които трябва да имат повишена якост.

Касова бележка

Получаването на чугун е много скъп и материалоемък процес. За да получите един тон сплав, имате нужда от 550 кг кокс и 900 литра вода. Що се отнася до рудата, нейното количество зависи от съдържанието на желязо в нея. По правило се използва руда с масово съдържание на желязо най-малко 70%. Преработката на по-малко богати руди е икономически неизгодна.

Преди да отиде в топилната, материалът се обогатява. Производството на чугун в 98% от случаите се извършва в доменни пещи.

Технологичният процес включва няколко етапа. Първо, рудата се зарежда в доменната пещ, която включва магнитна желязна руда (съединение на дву- и тривалентен железен оксид). Могат също да се използват руди, съдържащи воден железен оксид или негови соли. В допълнение към суровините в пещта се поставят коксови въглища, които са необходими за създаване и поддържане на висока температура. Продуктите от изгарянето на въглищата като редуктори на желязото също участват в химични реакции.

Освен това към пещта се подава флюс, който играе ролята на катализатор. Ускорява процеса на топене на скалите и отделяне на желязо. Важно е да се отбележи, че преди да влезе в пещта, рудата трябва да премине специална обработка. Тъй като малките части се топят по-добре, той се раздробява предварително в трошачна инсталация. След това рудата се промива, за да се отърве от неметалните примеси. След това суровината се суши и изпича в пещи. Благодарение на печенето, сярата и други чужди елементи се отстраняват от него.

След като пещта е напълно заредена, започва вторият етап на производство. Когато горелките се стартират, коксът постепенно загрява суровината. Това освобождава въглерод, който реагира с кислорода и образува оксид. Последният участва активно в редуцирането на желязото от съединенията в рудата. Колкото повече газ се натрупва в пещта, толкова по-бавно протича реакцията. Когато се достигне желаната пропорция, реакцията спира напълно. Излишните газове допълнително служат като гориво за поддържане на необходимата температура в пещта. Този метод има няколко силни страни. Първо, това ви позволява да намалите разходите за гориво, което намалява цената на производствения процес. И второ, продуктите от горенето не навлизат в атмосферата, замърсявайки я, а продължават да участват в производството.

Излишният въглерод се смесва със стопилката и се абсорбира от желязото. Така се прави чугунът. Примесите, които не са се разтопили, изплуват на повърхността на сместа и се отстраняват. Те се наричат ​​шлаки. Шлаката намира приложение в производството на определени материали. Когато всички излишни частици се отстранят от стопилката, към нея се добавят специални добавки.

Разновидности

Какво е чугун и как се получава, вече разбрахме, сега ще се занимаваме с класификацията на този материал. По описания по-горе начин се получава конверсионно и леярско желязо.

Чугунът се използва при производството на стомана по BOF. Този тип се характеризира с ниско съдържание на силиций и манган в сплавта. Леярското желязо се използва при производството на всякакви продукти. Той е разделен на пет вида, всеки от които ще бъде разгледан отделно.

Бяло

Тази сплав се отличава със съдържанието на излишен въглерод под формата на карбид или цементит. Този вид е кръстен на бял цвятна мястото на счупването. Въглеродното съдържание на такъв чугун обикновено е по-голямо от 3%. Белият чугун е силно чуплив и чуплив, затова се използва ограничено. Този тип се използва за производство на части с проста конфигурация, които изпълняват статични функции и не носят тежки товари.

Чрез добавяне на легиращи добавки към състава на бял чугун е възможно да се увеличи технически спецификацииматериал. За тази цел най-често се използва хром или никел, по-рядко ванадий или алуминий. Марка с този вид добавки се нарича "sormite". Използва се в различни устройства като нагревателен елемент. "Sormite" има високо съпротивление и работи добре при температури не по-високи от 900 градуса. Белият чугун се използва най-често при производството на битови вани.

Сив

Това е най-често срещаният вид чугун. Намира приложение в различни области на националната икономика. В сивия чугун въглеродът присъства под формата на перлит, графит или феритен перлит. В такава сплав съдържанието на въглерод е около 2,5%. Що се отнася до чугуна, този материал има висока якост, така че се използва при производството на части, които получават циклично натоварване. Сивият чугун се използва за направата на втулки, скоби, зъбни колела и кутии за индустриално оборудване.

Благодарение на графита сивият чугун намалява триенето и подобрява работата на смазочните материали. Следователно детайлите от сив чугун имат висока устойчивост на този вид износване. При работа в особено агресивни среди в материала се въвеждат допълнителни добавки, които позволяват изравняване на отрицателното въздействие. Те включват: молибден, никел, хром, бор, мед и антимон. Тези елементи предпазват сивия чугун от корозия. В допълнение, някои от тях увеличават графитизацията на свободния въглерод в сплавта. Това създава защитна бариера, която не позволява на увреждащите елементи да достигнат повърхността на чугуна.

половинчато

Междинен материал между първите две разновидности е половин чугун. Съдържащият се в него въглерод е представен под формата на графит и карбид в приблизително равни пропорции. Освен това в такава сплав могат да присъстват малки количества оловобурит (не повече от 3%) и цементит (не повече от 1%). Общото съдържание на въглерод в чугуна варира от 3,5 до 4,2%. Този сорт се използва за производството на части, които работят в условия на постоянно триене. Те включват автомобилни спирачни накладки, както и ролки за шлифовъчни машини. Всички видове добавки се добавят към сплавта за допълнително повишаване на устойчивостта на износване.

Ковък

Тази сплав е вид бял чугун, който се подлага на специално изпичане, за да се графитизира свободният въглерод. В сравнение със стоманата, такъв чугун има подобрени амортизационни свойства. В допълнение, той не е толкова чувствителен към прорези и се представя добре при ниски температури. В такъв чугун масовата част на въглерода е не повече от 3,5%. В сплавта се представя под формата на ферит, гранулиран перлит, съдържащ включвания на графит или ферит перлит. Ковкият чугун, подобно на половин чугун, се използва главно в производството на части, работещи в условия на непрекъснато триене. За увеличаване експлоатационни характеристикикъм сплавта се добавят магнезий, телур и бор.

висока якост

Този тип чугун се получава поради образуването на сферични графитни включвания в металната решетка. Поради това металната основа на кристалната решетка е отслабена и сплавта се подобрява механични свойства. Образуването на нодуларен графит се дължи на въвеждането на магнезий, итрий, калций и церий в материала. Ковкият чугун е близък по своите параметри до високовъглеродната стомана. Той се поддава добре на леене и може напълно да замени стоманените части на механизмите. Благодарение на високата си топлопроводимост, този материал може да се използва за производството на тръбопроводи и отоплителни уреди.

Трудности в индустрията

Днес леенето на чугун има съмнителни перспективи. Въпросът е, че поради високо ниворазходи и Голям бройотпадъци, индустриалците все повече се отказват от чугун в полза на по-евтини заместители. Благодарение на бързо развитиенауката отдавна е възможно да получи по-добри материали на по-ниска цена. Сериозна роля в този въпрос играе опазването на околната среда, която не приема използването на доменни пещи. Ще отнеме години, ако не и десетилетия, за пълното преобразуване на топенето на желязо в електрически пещи. Защо толкова дълго? Защото е много скъпо и не всяка държава може да си го позволи. Следователно остава само да се изчака, докато се установи масовото производство на нови сплави. Разбира се, в близко бъдеще няма да е възможно напълно да се спре индустриалната употреба на чугун. Но е очевидно, че мащабът на производството му ще намалява всяка година. Тази тенденция започна преди 5-7 години.

Заключение

След като се справихме с въпроса: „Какво е чугун?“, Можем да направим няколко извода. Първо, чугунът е сплав от желязо, въглерод и добавки. Второ, има шест вида. Трето, следователно чугунът е много полезен и универсален материал за дълго времескъпото му производство е било целесъобразно. Четвърто, днес чугунът вече се счита за реликва от миналото и постепенно губи позицията си на по-надеждни и по-евтини материали.

Продуктите от чугун и стомана на металургичната промишленост се използват както в ежедневието, така и в производството. И двата материала са уникални сплави на желязо и въглерод. Всеки знае, че желязото се добива от дълбините на земята в огромни количества. Но в чиста форманевъзможно е да се работи с него, този елемент е твърде мек и следователно неподходящ за производството на продукти с висока якост. Следователно за промишлени, строителни и битови цели не се използва чисто желязо, а неговите производни - чугун и стомана. Как стоманата се различава от чугуна?

Чугунът и стоманата са сплави на желязо и въглерод.

Тяхната разлика се проявява в много качества, а общността на елементите по време на производството не дава на материала идентични характеристики.

Градация на стомана и чугун

Назад към индекса

Стомана

За да се получи стомана, желязото се легира с въглерод и различни примеси. Задължително условие е съдържанието на въглерод не повече от 2% (повишава якостта), а желязото - не по-малко от 45%. Останалата част се състои от легиращи свързващи компоненти (хром, молибден, никел и др.). Хромът повишава здравината на стоманата, нейната твърдост и устойчивост на износване. Никелът повишава здравината, якостта и твърдостта, подобрява антикорозионните му свойства и закаляването. Силицият добавя здравина, твърдост и еластичност на стоманата, намалява нейната якост. Манганът подобрява заваряемостта и закаляемостта Металурзите отделят различни видоведа стане. Класифицирайте ги в зависимост от обема на останалите елементи. Например, съдържанието на повече от 11% легиращи метали дава високо легирана стомана. Има и:

1. Нисколегирана стомана - до 4%.
2. Среднолегирана стомана - до 11%.

Според съдържанието на въглерод стоманата се класифицира на:

• нисковъглероден метал - до 0,25% С;
• средно въглероден метал - до 0,55% С;
• високовъглероден метал - до 2% С.

Съставът на неметалните елементи (фосфиди, сулфиди) класифицира метала в:

• обикновен;
• качество;
• високо качество;
• особено висококачествена стомана.

В резултат на това всички видове стомана са здрава, устойчива на износване и деформация сплав с точка на топене от 1450 до 1520 °C.

Назад към индекса

Излято желязо

При производството на желязо желязото и въглеродът също се сливат. Основната разлика между чугун и стомана е съдържанието на последния в сместа. Трябва да е повече от 2%. Освен това сместа съдържа примеси: силиций, манган, фосфор, сяра и легиращи метали. Чугунът е по-крехък от стоманата и се чупи без видима деформация. Въглеродът в метала е представен от графит или цементит, докато обемът и формата на елемента определят видовете сплав:

1. Бял чугун, в който целият обем въглерод е представен от цементит. Този материал е бял при счупване, много твърд, но крехък. Лесно се обработва и се използва за производство на ковък сорт.
2. Сив - въглеродът е представен от графит, който придава пластичност на материала. Мека, лесна за рязане, ниска точка на топене.
3. Ковък, който се получава от бял чугун чрез специално отгряване (отгряване) в специални нагревателни пещи при температура 950-1000 ° C. В същото време прекомерната крехкост и твърдост, характерни за белия чугун, са силно намалени. Ковкият чугун не е кован и името показва само неговата пластичност.
4. Ковък чугун, съдържащ нодуларен графит, образуван по време на процеса на кристализация.

Количеството въглерод в сплавта определя нейната точка на топене (колкото по-високо е съдържанието на елемента, толкова по-ниска е температурата и по-висока е течливостта при нагряване). Следователно чугунът е течен, непластичен, чуплив и труден за обработка материал с точка на топене от 1150 до 1250 °C.

Назад към индекса

Устойчивост на корозия

И двете сплави са склонни към корозия и неправилната работа ще ускори този процес.

Чугунът в процеса на употреба е покрит със суха ръжда отгоре. Това е така наречената химическа корозия. Мократа (електрохимична) корозия атакува чугуна по-бавно от стоманата. Първоначално заключението предполага, че антикорозионните характеристики на чугуна са много по-високи. Всъщност и двете сплави са еднакво податливи на корозия, просто по отношение на продуктите от чугун, поради дебелите стени, процесът отнема повече време. Това, например, може да обясни разликата в експлоатационния живот на котлите: стомана - от 5 до 15 години, чугун - от 30 години.

През 1913 г. Хари Бриърли прави откритие в областта на металургията. Той установи, че стоманата с високо съдържание на хром има добра устойчивост на киселинна корозия. Така че имаше неръждаема стомана. Той също има своя собствена градация:

1. Устойчивата на корозия стомана има устойчивост на корозия в елементарни промишлени и условия на живот(нефт и газ, лека промишленост, машиностроене, хирургически инструменти, домакински неръждаеми съдове).
2. Топлоустойчивата стомана е устойчива на високи температури и агресивни среди (химическа промишленост).
3. Топлоустойчивата стомана се характеризира с повишена механична якост при високи температури.

Назад към индекса

Устойчивост на термичен шок и удар

При производството на отоплителни котли често се използват чугун и стомана. В този случай въпросът за устойчивостта на термичен удар става особено важен. Ако студена вода попадне в горещ чугунен котел, той може да се спука. Термичният шок не е ужасен за стоманените продукти. Стоманата е по-еластична и перфектно толерира температурни разлики. Но големите и чести температурни спадове в стоманата допринасят за появата на „уморени“ зони и в резултат на това пукнатини на места, които са отслабени чрез заваряване.

Добрата пластичност прави стоманените продукти устойчиви на механични повреди. Чупливостта на чугуна неизбежно води до образуване на пукнатини при удари или изкривявания.

Сивият чугун има по-равномерна структура, повишена пластичност и антикорозионни свойства и е в състояние да издържи на големи температурни колебания.

1. Чугунът е по-малко издръжлив и твърд от стоманата.
2. Стоманата е по-тежка и има по-висока точка на топене.
3. По-ниското съдържание на въглерод в стоманата, за разлика от чугуна, я прави по-лесна за обработка (готвене, рязане, коване).
4. По подобна причина продуктите от чугун се произвеждат само чрез леене, докато стоманените продукти могат да бъдат ковани и заварявани.
5. Стоманените продукти са по-малко порести от чугуна и следователно тяхната топлопроводимост е много по-висока.
6. Изделията от чугун по правило са черни и имат матова повърхност, докато тези от стомана са светли с лъскава повърхност.

Продуктите на черната металургия се използват широко в много сектори на националната икономика, а черните метали винаги са търсени в строителството и машиностроенето. Металургията се развива успешно от дълго време, благодарение на високия си технически потенциал. Най-често използваните в производството и в бита изделия са изделията от чугун и стомана.

Чугунът и стоманата принадлежат към групата на черните метали, тези материали са сплави на желязо и въглерод, които са уникални по своите свойства. Какви са разликите между стоманата и чугуна, техните основни свойства и характеристики?

Стомана и нейните основни характеристики

Стоманата е деформирана сплав от желязо и въглерод, което винаги е максимум 2%, както и други елементи. Въглеродът е важен компонент, тъй като придава здравина на железните сплави, както и твърдост, поради което мекотата и пластичността се намаляват. Към сплавта често се добавят легиращи елементи, което в крайна сметка дава легирана и високолегирана стомана, когато съставът е не по-малко от 45% желязо и не повече от 2% въглерод, останалите 53% са добавки.

Стоманата е най-важният материал в много отрасли, използва се в строителството и с нарастването на техническото и икономическото ниво на страната нараства и мащабът на производството на стомана. В древни времена занаятчиите са използвали топене в тигел за производство на лята стомана и такъв процес е бил неефективен и трудоемък, но стоманата е била с високо качество.

С течение на времето процесите на получаване на стомана се промениха, тигелът беше заменен от Бесемер и метод на откритополучаване на стомана, което направи възможно създаването на масово производство на лята стомана. След това започнаха да топят стомана електрически фурни, след което беше въведен кислородно-конверторният процес, той направи възможно получаването на особено чист метал. От броя и видовете свързващи компоненти стоманата може да бъде:

• нисколегирана
• средно легирани
• Силно легиран

В зависимост от въглеродното съдържаниеСлучва се:

• ниско въглерод
• среден въглерод
• Високо въглероден.

Съставът на метала често включва неметални съединения - оксиди, фосфиди, сулфиди, тяхното съдържание се различава в качеството на стоманата, има определена класификация на качеството.

Плътността на стоманата е 7700-7900 kg / m3, А Основни характеристикистоманите са съставени от показатели като якост, твърдост, устойчивост на износване и годност за обработка различен вид. В сравнение с чугуна, стоманата има по-голяма пластичност, здравина и твърдост. Благодарение на своята пластичност се обработва лесно, стоманата има по-висока топлопроводимост, а качеството й се подобрява чрез закаляване.

Елементи като никел, хром и молибден са легиращи компоненти, всеки от които придава на стоманата свои собствени характеристики. Благодарение на хрома стоманата става по-здрава и по-твърда, а устойчивостта й на износване се увеличава. Никелът също така придава здравина, както и здравина и твърдост, повишава неговите антикорозионни свойства и закаляемост. Силицият намалява якостта, докато манганът подобрява заваряемостта и отгряването.

всичко съществуващи видовестомана имат точка на топене от 1450 до 1520оСи са здрави метални сплави, устойчиви на износване и деформации.

Чугун и неговите основни характеристики

Основата за производството на чугун също е желязо и въглерод, но за разлика от стоманата, той съдържа повече въглерод, както и други примеси под формата на легиращи метали. Чуплив е и се чупи без видима деформация. Въглеродът тук действа като графит или цементит и поради съдържанието на други елементи чугунът е разделен на следните разновидности:

Температурата на топене на чугуна зависи от съдържанието на въглерод в него, колкото повече е в състава на сплавта, толкова по-ниска е температурата, а също така неговата течливост се увеличава при нагряване. Това прави метала непластичен течен, както и крехък и труден за обработка. Точката му на топене е от 1160 до 1250оС.

Антикорозионните свойства на чугуна са по-високи, тъй като той претърпява суха ръжда по време на употреба, това се нарича химическа корозия. Мократа корозия също атакува чугуна по-бавно от стоманата. Тези качества доведоха до факта, че беше направено откритие в металургията - започна да се топи стомана с високо съдържание на хром. Ето откъде идва неръждаемата стомана.

Правим заключение

Въз основа на многото им характеристики, за чугуна и стоманата може да се каже следното, каква е разликата им:

Може да се заключи, че стоманата и чугунът са обединени от съдържанието на въглерод и желязо в тях, но техните характеристиките са различнии всяка от сплавите има свои собствени характеристики.

Разликата между железен скрап и стоманен скрап не е само в химичен съставно и визуално. За да тествате разликата ще ви трябва шлифовъчно колело, парче метал, горелка, предпазна маска и ръкавици

Физични свойства на чугун и лята стомана

Металите могат да бъдат разграничени по външния им вид. Чугунът е груб и матово сив на цвят, докато стоманата е гладка и сребристосива на цвят.

искров тест

Ще ви трябват две малки парчета от всеки метал. Притиснете шлифовъчното колело към ръба на всеки метал и забележете цвета на искрите, които се образуват. Стоманата ще създаде блестящи бели искри, докато чугунът ще генерира тъпи червени искри.

Тест за смачкване

Вземете малко парче от всеки метал и се опитайте да го смачкате. Ще видите как чугунът се чупи произволно, докато стоманата ще се разбие на дълги, гладки тънки парчета с малко или никакво усилие.

Тест за топене

За този тест получавате малко парче от всеки метал, което да разтопите. Поставете предпазна екипировка и разтопете метала с горелка. Колкото повече въглерод има в метала, толкова по-твърд става металът. Ще видите, че чугунът се топи по-бързо и става червен. Летата стомана отнема повече време, за да се стопи и побелява, когато се стопи.

Тест за чупливост

Пуснете тънко парче от всеки от металите и го пуснете на земята с известна сила. Чугунът ще се счупи на много парчета, докато стоманата няма да се счупи или ще се счупи на две части. Това е така, защото чугунът е по-крехък от стоманата.