Строительная сталь и чугун

11 базовых характеристик, чем отличается чугун от стали

Чем отличается сталь от чугуна: преимущества/недостатки чугуна и стали в промышленности и быту + 3 особенности стальных сплавов + 5 критериев классификации металла + разбор 11 базовых характеристик сплавов + 3 метода определения материала.

Сталь и чугун – два наиболее популяризированных материала в промышленности. Помимо глобального значения для металлургии, сплавы часто используются в бытовых условиях.

В сегодняшней статье мы опишем особенности данных материалов + расскажем, чем отличается чугун от стали + каким образом можно определить находящийся перед глазами металл вообще.

Что такое сталь?

В мире почти не имеется инструментария/оборудования, в содержании которого не присутствовала бы сталь. Материал настолько плотно вписался в жизнь человечества, что представить свое существование без данного сплава очень проблематично.

Первые образцы сплава были обнаружены еще в Турции. Возраст вещей насчитывал более 3 700 лет, а это значит, что стальные предметы пользовались популярность еще до нашей эры. Войны прошлого не обходились без использования стального оружия – дешево и прочно. Технология промышленного литья была разработана в начале 19 века Гентсманом.

1) Структура и достоинства сплава

Преимущества стали Недостатки материала
Материал имеет хороший запас прочности с твёрдостью. Слабое сопротивление коррозии чистых марок стали без специальных легирующих добавок.
Обилие свойств, обусловленное вариативностью наполнения чистого железа легирующими примесями + методы обработки.
Упругость с вязкостью в оптимальном соотношении. Идеально для удержания статики, динамики и ударных нагрузок. Увеличенная электромеханическая коррозия из-за свойства по накоплению электрической энергии.
Просто нарезать, варить и сгибать.
Длительный срок эксплуатации за счет высокого запаса прочности. Существенный вес стальных конструкций + высокий риск брака из-за многоэтапного процесса изготовления.
Простота и дешевизна литья.

Лидерами в изготовлении стали считается Китай, и Япония с Индией. Россия стабильно входит в топ-5 стран по объемам производства, в том числе. Взяв во внимание географию ведущих производителей, легко догадаться, что Азия – это лидер стали в мире.

Важно: сталь не относится к чистым химическим элементам — это соединение на основе нескольких.

Широкий ассортимент стальных сплавов с различным уровнем прочности, стойкости к коррозии и прочим уникальными характеристиками возможен благодаря «гибкости» материала в отношении соединений с другими компонентами.

Особенности стальных сплавов:

  • обязательное наличие 2 компонентов – углерода и железа. Первый отвечает за вязкость, а второй – прочность;
  • при всем обилии методов добычи стали, полностью чистых вариаций добычи не существует. Любой сплав будет иметь до 1.2% кремния и до 0.5% марганца. При незначительных вкраплениях, такие примеси не сильно влияют на свойства получаемого сплава;
  • для изменения свойств материала, в сплавы искусственным путем вводятся другие металлы в технологически оговоренных пропорциях.

Важно заметить, что для смены характеристик сплава иногда достаточно ввода всего 5% легирующего компонента. Такой разнобой позволяет масштабировать производство металла по усмотрению владельца, основываясь на спросе или уровне конкуренции внутри локального/глобального рынка.

2) Классификация стали

Детальнее о распределении стальных сплавов расскажет таблица ниже.

Классификатор Составляющие Описание
Химия Углеродистые Распределение происходит в зависимости от доли содержания углерода. Для малоуглеродистых типов стали – это не более 0.3%, а пиковое значение не более 0.7%.
Легированные Стали с добавками из марганца, хрома, никеля, молибдена и прочих элементов. Низколегированная сталь содержит не более 2.5% примесей, а высоколегированные – выше 10%.
Структурный состав Перлитная Чистые марки стали с небольшим содержанием углерода и легированных примесей.
Мартенситная Разновидности материала с большим числом и объемами добавок.
Аутенитная Высокое содержание примесей – высоколегированные марки стали.
Раскислитель Спокойная Сталь без примесей закиси железа. Из-за дороговизны производства используется только в стратегических узлах металлоконструкций.
Полуспокойная Отвердевает без кипения, однако, имеются мелкие вкрапления газовых пузырьков. Часть из них удаляется во время прокатки металла.
Кипящая Сталь содержит газы, которые отображаются в характеристиках материала – трещины при сварке и прочие дефекты.
Назначение Строительные Марки сталей, от которых требуют качественного сопротивления статическим/динамическим нагрузкам. Материал обязан хорошо поддаваться сварке.
Инструментальные Стали с высоким содержанием легирующих компонентов и углерода. Существуют штамповочные и режущие подтипы инструментальных сталей. Материалу присуща высокая теплостойкость, твердость + износостойкость.
Конструкционные В составе малое содержание марганца. Используются для решения большинства рутинных задач при строительстве.
Примеси Рядовые Вкрапление серы до 0.06%, а фосфора до 0.08%.
Качественные Вкрапление серы до 0.04%, а фосфора до 0.033%
Высокого качества Вкрапление серы до 0.026%, а фосфора до 0.023%
Особо высокого качества Вкрапление серы до 0.014%, а фосфора до 0.023%

Благодаря корректировкам легирующих вкраплений + определенному методу изготовления, в каждой из групп можно выделить еще от 20 до 100 марок материала.

3) Производство стали + ценообразование

О методах изготовления стали расскажет таблица ниже.

Метод Суть Распространенность (из 5 ★)
Мартеновский Основан на переплавке чугуна с рудой в особой печи при температурном режиме более 1 900 градусов по Цельсию – это позволяет выжечь лишний углерод. Легирующие компоненты добавляются в конце процесса. Далее, материал идет на прокат. ★★★★★
Конвертерно-кислородный Метод с повышенной КПД. Из чугуна в печи «выдувают» примеси смесью кислорода с воздухом. Отжиг происходит быстрее + качество выше. ★★★★
Электроплавильный Переплавка материала производится при температурном режиме более 2 100 градусов. Процесс протекает в печи закрытого типа – это исключает доступ газов. Из-за дороговизны используется редко, и только для высоколегированных марок. ★★
Прямой Продувка чугуна производится на месте добычи. В роли топлива выступает природный газ – смесь кислорода, аммиака и прочих элементов. Температурный режим -1 000+ градусов. ★★★

После применения одного из методов, процесс изготовления стали не завершается. Результатом работы должен быть материал с высоким запасом прочности, а достигнуть таковых результатов без дополнительных методов обработки не получится.

Направление Метод Описание
Термическое Отжиг Сталь резко поддается температурному нагреву, после чего, охлаждается на разной скорости.
Закалка Перегрев + быстрое остывание.
Отпуск Дополнение закалки для уменьшения напряжения сплава.
Нормализация Аналог отжига, но на воздухе.
Термомеханическое Высокотемпературный Механическое воздействие происходит при сохранении материалом нагрева.
Низкотемпературный Холоднокатаная сталь. Сначала идет нагрев, потом частичное охлаждение до предела в 400-500 градусов, и дальнейшая закалка.
Термохимическое Цементация Верхняя часть поверхности стали насыщается углеродом, что делает корку более износостойкой.
Азотирование Вкрапление в материал азота для получения верхнего защитного слоя.
Цианирование Совокупное насыщение азотом и углеродом.

Цена на сталь столь же разнообразна, как и ее количество марок. На биржах для удобства используют термин «условная сталь» — от 230$ за 1 тонну материала. Если речь идет о нержавеющих марках, стоимость может повышаться до 2 000$ за 1000 кг и более.

Что такое чугун?

В топ-5 стран по объемам производства чугуна входят Китай, Япония, Россия, Индия и Корея. Высокий спрос материала следует не только из-за его бытового применения. Чугун часто используют как основу для изготовления стальных сплавов , а это значит, что по объемам материала требуется крайне много.

Преимущества чугуна Недостатки сплава
Некоторые марки чугуна имеют уровень прочности сродни стали. При длительном воздействии воды, на поверхности чугуна начнутся процессы коррозии.
Равномерное распределение тепла + длительное его хранение.
Эко-материал, а потому безопасен при производстве посуды. Стоимость чугуна выше классической стали.
Имеет стойкость к кислотно-щелочным средам.
Высокий уровень гигиеничности. Серый чугун не пластичен, а белый слишком хрупкий.
Долговечность за счет высокого сопротивления коррозии.

Выделяют 2 основных типа чугуна – белый и серый. Первый является материалом для изготовления ковкого чугуна, а второй имеет более широкие области применения как в промышленности, так и быту.

С особенностями добычи сплавов можете ознакомиться на рисунке выше. В процессе создания сплава, важную роль отыгрывает легирующая добавка (как и в случае со сталью). Число примесей насчитывает сотни, но к наиболее популярным относят 4 элемента.

Популярные примеси при изготовлении чугуна:

  • сера. Понижает уровень тугоплавкости вещества + снижает его текучесть в жидком состоянии;
  • фосфор. Снижает прочность, но взамен дает возможность разработать изделие более сложной формы;
  • кремний. Понижает литейную температуру. Доля примеси меняет тип чугуна;
  • марганец. Увеличивает прочность чугуна, но негативно сказывается на литейных и технологических свойствах сплава.

Помимо перечисленного списка, часто добавляется титан, никель, медь и алюминий. Примеси влияют как на химические свойства чугуна, так и его физику со структурой. В последнем случае имеется специальная классификация – перлитный, ферритный и перлитно-ферритный разновидности чугуна.

Отличие кроется в микроструктуре графита – шаровидный, пластичный, хлопьевидный или вермикулярный. Последняя форма создана специально для повышения качественных характеристик серого чугуна.

Области применения чугуна:

  • основа для коленвалов и двигательных блоков. Хорошо зарекомендовал себя также при производстве тормозных колодок;
  • одно из положительных свойств чугуна – устойчивость к температурам, что позволяет материал использовать при изготовлении оборудования, которое нацелено на жесткий климат с низкими температурами;
  • изделия в металлургии ценятся за адекватную прочность с высокими показателями износостойкости;
  • бытовое применение чугуна известно всем – раковины, батареи, мойки и так далее. Дороже обычной стали, но по качеству куда выше.

Материал даже нашел свое место среди любителей прекрасного. Чугун – это классический материал для произведений искусства, связанных каким-либо образом с металлами вообще. А кованые ворота – это признак состоятельности по сей день.

Чем похожи, и чем отличается сталь от чугуна?

Полезно знать, в чем кроется различие материалов и для хозяек, ведь чугунные изделия куда дороже стальных аналогов. Будет обидно переплатить в 3-5 раз, и в итоге, попасться на обман настырного торгаша с рынка.

1) Схожесть/различие базовых характеристик

Общее между чугуном и сталью – категория материала. И первый, и второй имеют в своем составе углерод с железом. На этом общие черты сплавов заканчиваются. Даже при добавлении одинакового количества легирующих элементов, получаемый результат в эквиваленте характеристик не будет схож на 100% и даже 80%.

Теперь по различиям. Для упрощения восприятия, данные предоставим в виде таблицы.

Характеристика Сталь Чугун
Доля углерода в сплаве Более 2% Менее 2%
Содержание неметаллических примесей – серы, фосфора, магния и так далее. Минимум Большое количество
Хрупкость Средне Сильная
Уровень твердости Высокий Средний
Прочность Выше чугуна
Уровень ковкости Выше чугуна
Простота литья Выше стали
Теплопроводимость Выше стали
Закалка Нужна Не обязательно
Методов обработки Больше чугуна
Масса Больше стали

Уже на основании представленной выше информации можно сделать определенные выводы, даже просто взяв два образца материалов в руки. Важнейшим же отличительным признаком на уровне состава является доля углерода. Если в сплаве содержится 2.5% данного элемента – сплав считается уже чугунным, а не стальным.

Методы определения стали и чугуна в домашних условиях:

2) Чем отличается чугун от стали: методы определения материала

Существует 2 направления по выявлению типа материала – лабораторный и практический. Естественно, для более точных данных, таких как тип сплава, его легирующие добавки, содержание углерода до сотой доли процента и так далее, придется использовать методы спектрального и микроскопического анализа.

Для бытовых нужд, когда необходимо знание исключительно названия сплава, сгодятся и способы механического воздействия на элемент исследования.

Метод Описание
По излому Приемлемо для элементов, которые пойдут далее на лом, ибо в процессе придется исследовать сплав в разрезе. Как его получить – это уже дело техники по усмотрению испытателя. Чугун на сломе темно-сероватого матового оттенка, а сталь имеет светлую глянцевую текстуру. В местах излома трещины у чугуна более выражены, ибо по характеристикам металл считается более хрупким.
Сверление Выбираем сверло мелкого диаметра и проделываем неглубокое отверстие в исследуемом элементе. Стружка металла имеет витую форму, а длина кусков достигает длины самой насадки сверла. Чугунная стружка крошится сразу, и ее легко стереть в порошок.
Шлифование Основным инструментом выступает шлифовальная машинка. Критерием оценки материала будет служить искра. У чугунных изделий она короткая и с красноватым оттенком + их мало. Стальные искры продолговатой формы с яркими цветами выраженного желтого и белого оттенков.

Последний способ определения может дать и 3-й результат – багровая искра с маленькими звездочками. Такое поведение при шлифовании материала говорит о повышенном содержании углерода в высоколегированных марках стали.

Надеемся предоставленная информация помогла вам разобраться, чем отличается сталь от чугуна. Большинство чугунных изделий априори выделяются на фоне стальных, потому, зная разницу весе и структуре, выявить, где какой сплав будет проще простого.

В чем отличия между чугуном и сталью, состав сплавов, что прочнее и крепче

Сталь и чугун – это очень популярные и распространенные виды материалов, которые используют в разных отраслях промышленности. При этом многие люди интересуются, чем именно отличается чугун от стали. Эти материалы имеют разный состав и внешний вид. При этом выявить разницу и отличить металлы друг от друга можно визуально или при помощи специального оборудования.

  1. Особенности материала
  2. Чугун
  3. Сталь
  4. Железо
  5. Чем они различаются
  6. Состав и микроструктура
  7. Производство
  8. Характеристики
  9. Прочность
  10. Содержание углерода
  11. Сфера применения
  12. Плюсы и минусы каждого метала
  13. Краткая сравнительная таблица
  14. Итог

Особенности материала

Между сталью и чугуном имеется большая разница. Чтобы выявить ее, нужно ознакомиться с определениями и характеристиками металлов.

Чугун

Чугун состоит из железа и углерода. При этом количество второго компонента должно составлять больше 2 %. Сырье легируют при помощи различных добавок. К ним относят кремний, фосфор, марганец и прочие вещества.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки существуют такие разновидности чугуна:

  1. Белый – название обусловлено оттенком излома материала. Он связан с наличием в составе цементита. Помимо твердости, материал обладает хрупкостью. При помощи отжига его используют для производства ковких чугунов.
  2. Серый – оттенок сырья обусловлен высоким содержанием графита. Материал отличается пластичностью и простотой обработки. В составе присутствуют сера, фосфор, магний и кремний.
  3. Ковкий – продолжительный отжиг белого чугуна приводит к образованию графита. Это вещество делает металл очень пластичным, вязким и твердым. К тому же оно придает ему хорошую ударную сопротивляемость.
  4. Высокопрочный – формирование шаровидного графита во время кристаллизации обеспечивает веществу высокую степень прочности.
  5. Предельный – подвергается последующей обработке. Его нельзя применять в качестве самостоятельной единицы.

Температура плавления этого металла находится на уровне 1160-1250 градусов. Конкретное значение определяется содержанием углерода. Чем больше вещества в составе, тем ниже его температура и тем больше текучесть при нагревании. С такой зависимостью связана хрупкость вещества.

Сталь

Этот материал включает 45 % железа и 2 % углерода. В зависимости от марки сталь может содержать дополнительные вещества. К ним относят хром, никель, марганец, кремний и другие. В зависимости от легирующих компонентов меняются и свойства материала.

Углерод обеспечивает материалу твердость и прочностные свойства. Благодаря наличию этого вещества материал получается прочным и пластичным. Его достаточно легко обрабатывать.

В зависимости от содержания легирующих веществ сталь может иметь такие разновидности:

  • низколегированная;
  • среднелегированная;
  • высоколегированная.

В зависимости от содержания углерода существуют такие виды стали:

  • низкоуглеродистая;
  • среднеуглеродистая;
  • высокоуглеродистая.

Температура плавления все марок составляет 1450-1520 градусов. Параметры плотности находятся на уровне 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр.

Сталь отличается широкой сферой применения. Ее используют в промышленности при изготовлении разных видов металлоконструкций, элементов машин, трубопроводов и иных изделий. В бытовых условиях люди используют предметы интерьера, посуду, мебель из стали.

Железо

Чистое железо можно встретить разве что в лабораторных условиях. К тому же его нельзя применять для серийного изготовления запчастей, сантехники или бытовых предметов. В отличие от чугуна, железо обладает светло-серебристым оттенком, мягкостью и пластичностью. К тому же оно сильно подвержено коррозии.

Чем они различаются

Углеродные компоненты придают молекулярному строению прочность и твердость. При этом повышается хрупкость изделий при нагревании, ударах и вибрационных нагрузках. Пластичный материал легко выдерживает подобные виды воздействий.

Главным отличием чугуна от стали считается содержание углерода. Сплавы допустимо легировать одними и теми же металлами. Однако результаты при этом получаются разными. Это связано с отличиями в решетках карбидов.

Состав и микроструктура

При изготовлении стали соединяют железо, углерод и примеси. Причем количество углерода в составе должно быть не больше 2 %, а содержание железа – не меньше 45 %. Остальной процент приходится на легирующие вещества – они используются для связывания смеси. К таким компонентам относят хром, никель, молибден.

За счет наличия углерода железо становится более прочным и приобретает нужную твердость. Без него масса получилась бы вязкой и пластичной.

Чугун тоже делают из железа и углерода. Однако количество второго компонента в смеси превышает 2 %. Помимо этого, в состав чугуна тоже вводят постоянные примеси. К ним относят фосфор, серу, кремний, марганец, а также легирующие вещества.

Производство

В производственных условиях определить вид металла можно такими способами:

  1. По излому – этот визуальный метод применяют для деталей, которые идут в лом или используются как заготовки. На чугунном сломе заметен матовый темно-серый цвет. При этом трещины, которые образуются, обладают выраженным строением. Стальные изделия являются более светлыми и обладают глянцевой поверхностью.
  2. Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
  3. Шлифовка – в результате прохождения шлифовальной машинкой стальная поверхность покрывается большим количеством желтых и белых искр. У чугуна меньше искр. К тому же они короче и имеют красноватый оттенок.

Характеристики

Выявить отличия между заготовками, которые можно обрабатывать, удается по визуальным признакам. На сломе чугунных изделий виден темно-серый оттенок с матовой поверхностью. При этом сталь обладает более светлым окрасом и глянцевой текстурой.

На внешний вид металла влияет количество углеродистых компонентов. Их удается отличить по типу трещин. Для высокоуглеродистых стальных поверхностей характерны дефекты в форме раскола. Если изделие изготовлено из низкоуглеродистого сплава, трещины напоминают пластичный разрыв.

Отличия между металлами заключаются и в технических характеристиках. Сталь отличается такими свойствами:

  • плотность – 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр;
  • температура плавления – 1450-1520 градусов;
  • прочность, износостойкость, твердость;
  • стойкость к деформации;
  • высокая пластичность – это помогает обрабатывать металл разными способами;
  • возможность повышения качества материала с помощью закаливания;
  • возможность улучшения свойств сплава при помощи введения легирующих добавок.

Чугун – это тоже сплав железа с углеродом. Однако содержание второго компонента в нем выше. Это же касается и дополнительных компонентов. Потому чугун считается более хрупким материалом – он легко разрушается.

От содержания углерода зависит температура плавления чугуна. По мере повышения объема этого компонента температура снижается. К тому же возникает увеличение текучести при нагревании. Это не лучшим образом сказывается на эксплуатационных свойствах – хрупкости, пластичности, простоте обработки. Температура плавления чугуна составляет 1160-1250 градусов.

Прочность

Сталь прочнее по сравнению с чугуном. Она крепче за счет своей структуры. Повышенное содержание углерода в чугуне делает его более хрупким и менее пластичным.

Содержание углерода

Сталь отличается от чугуна по содержанию углерода. Количество этого компонента в металле не превышает 2 %. В чугуне объем углерода обычно составляет больше 2,14 %, но меньше 4,5 %.

Сфера применения

Чугун считается литейным материалом. Его используют для изготовления простой посуды, корпусов станков, массивных труб. Также из металла делают большие объекты простой конфигурации. Из стали изготавливают детали разных размеров и сложности, поскольку для этого используют ковку, волочение, штамповку, прокатывание. Также для этого металла допустимо применять и другие методы обработки.

Плюсы и минусы каждого метала

Сплавы имеют определенные преимущества и недостатки. К плюсам стали относят следующее:

  • высокий запас прочности и твердости;
  • большое количество свойств – это связано с разными вариантами легирующих примесей;
  • оптимальное соотношение упругости и вязкости – материал прекрасно удерживает статику, динамику и ударные нагрузки;
  • простота обработки;
  • высокий запас прочности – благодаря этому материал отличается длительным периодом эксплуатации;
  • простота и доступная стоимость литья.

При этом материал обладает и рядом недостатков:

  • слабое сопротивление коррозии – это касается чистых видов стали, которые не содержат легирующих компонентов;
  • высокая электромеханическая коррозия – это обусловлено свойством накопления электрической энергии;
  • большой вес стальных конструкций;
  • высокий риск брака – это обусловлено многоэтапностью изготовления.

Для чугуна характерны такие плюсы:

  • высокий уровень прочности – некоторые марки сопоставимы по этому параметру со сталью;
  • равномерное распределение тепла и возможность его длительного сохранения;
  • безопасный состав – это позволяет использовать чугун для изготовления посуды;
  • устойчивость к кислотам и щелочам;
  • высокая степень гигиеничности;
  • долговечность.

При этом металл обладает и некоторыми минусами:

  • риск процессов коррозии при длительном воздействии воды;
  • отсутствие пластичности серого чугуна;
  • повышенная хрупкость белого материала.

Краткая сравнительная таблица

Основные отличия металлов коротко представлены в таблице:

Сталь Чугун
Обладает высокой прочностью и твердостью. Считается более хрупким и менее пластичным материалом.
Имеет более высокую температуру плавления. Отличается более низкими значениями температуры плавления.
Содержит меньше 2 % углерода. Включает больше 2 % углерода.
Является менее пористой и отличается большей теплопроводностью. Содержит больше пор и характеризуется меньшей теплопроводностью.
Имеет светлый оттенок и блестящую поверхность. Отличается темным окрасом и матовой поверхностью.
Имеет более высокую стоимость. Стоит дешевле.

Сталь и чугун представляют собой сплавы железа и углерода с добавлением легирующих компонентов. Несмотря на похожий состав, эти материалы имеют много отличий. Основная разница кроется в содержании углерода, что напрямую сказывается на эксплуатационных характеристиках металлов.

Магнитится ли чугун — отзывы, рекомендации, советы!

Малоосведомлённый человек считает, что основным конструкционным материалом современности является железо. Разбирающийся знает, что под словом «железо» имеются в виду железоуглеродистые сплавы – сталь и чугун. Казалось бы, два абсолютно разных материала и их очень легко отличить. Однако, учитывая широкий ассортимент их видов и марок, тонкую грань различия в химическом составе некоторых из них определить трудно. Важно обладать дополнительными навыками для того, чтобы знать ответ на вопрос: чугун от стали чем отличается?

Чугун

Сплав, содержащий в составе железо, углерод в количестве 2,14-6,67, серу, фосфор, марганец, кремний и прочие добавки, называется чугуном. История выплавки началась еще в железном веке. Важный конструкционный материал, основа металлургии и всего сталеплавильного производства.

  1. Шероховатый, имеющий серый матовый цвет.
  2. Плавление при 1000-1600˚С в зависимости от состава (для промышленных в среднем – 1000-1200˚С, белые и передельные чугуны расплавляются при более высоких температурах).
  3. Плотность: 7200-7600 кг/м3.
  4. Удельная теплоемкость: 540 Дж/(кг˚С).
  5. Высокая твердость: 400-650НВ.
  6. Низкая пластичность, очень крошится при воздействии давлением; наивысшие значения относительного удлинения имеет ковкий высокопрочный чугун δ=6-12%.
  7. Невысокая прочность: 100-200 МПа, для ковкого ее значения достигают 300-370 МПа, для некоторых марок высокопрочного – 600-800 МПа.
  8. Моделируется с помощью термической обработки, однако редко и с большой осторожностью, так как для него характерен процесс трещинообразования.
  9. Легируется с помощью вспомогательных химических элементов, однако значительная степень легирования еще больше усложняет процессы технологической обработки.
  10. Характеризуется удовлетворительной свариваемостью, хорошей обрабатываемостью резанием, отличными литейными свойствами. Ковке и штамповке не подлежит.
  11. Хорошая износостойкость и коррозионная стойкость.

Чугун – материал для корпусных деталей, блоков, узлов машин, изготовленных методом литья. Является основной шихтовой составляющей для выплавки стали.

Как отличить чугун от стали?

  1. По плотности изделия. Нужно взвесить предмет и определить, какой водный объем он вытеснит. Плотность стали находится в диапазоне 7,7-7,9 г/см?, серого чугуна — не будет больше 7,2 г/см?. Такой способ не выделяется особенной надежностью, так как белый чугун имеет плотность между 7,6 и 7,8 г/см?.
  2. С помощью магнита. Чугун магнитится хуже, чем сталь. Минус такого способа в том, что стали с большим содержанием никеля почти не привлекают магнит.
  3. Наиболее точным способом считается обозначение чугуна с помощью шлиф машинки и вида появляющеся стружки. Необходимо взять напильник с очень маленькой насечкой и провести по поверхности предмета пару раз. Появившиеся опилки нужно собрать на бумагу, сложить ее в два раза и активно потереть. Чугун ощутимо запачкает бумагу, сталь практически не оставляет следов.

Можно создать выводы про материал по величине, цвету и форме искр, появляющихся при шлифовке. Чем больше углерода, тем ярче и крепче будет сноп светло-жёлтых искр. Как мы уже знаем, чугун имеет углерода больше, чем сталь. Также при сверловке изделия тонким сверлом можно определить материал по виду стружки. Чугунная стружка буквально на глазах превратится в пыль, стальная — приобретет вид витой пружины.

Соответственно c требованиями, предъявляемыми и деталям, чугун может использоваться в качестве ферромагнитного (магнитно-мягкого) или паромагнитного материала.

Магнитные свойства в основном, чем какие-нибудь иные, зависят от структуры металла, что определяет разграничение магнитные параметров на первичные и вторичные. К первичным относятся индукция, изобилие (4?I), проницаемость в крепких полях и температура магнитного превращения. Такие свойства зависят от численности и состава ферромагнитных фаз и не зависят от их формы и распределения. К вторичного типа особенностям относятся гистерезисные характеристики: индукция, изобилие и проницаемость в слабых и средних, полях, коэрцитивная сила, последний магнетизм. Вторичные свойства мало зависят от состава фаз и определяются в основном формой и распределением структурных составляющих.

Ключевыми ферромагнитными составляющими чугуна являются феррит и цементит, характеризующиеся следующими данными (табл. 1).

Сталь

Железоуглеродистый сплав, содержащий карбон в количестве не больше 2,14 % и железо – не менее 45 %, называется сталью. Ее основные характеристики:

  1. Гладкая, имеет серебристый цвет с характерным отблеском.
  2. Плавление в пределах 1450˚С.
  3. Плотность составляет от 7700 до 7900 кг/м3.
  4. Теплоемкость при комнатной температуре: 462 Дж/(кг˚С).
  5. Невысокая твердость, в среднем 120-250 НВ.
  6. Отличная пластичность: коэффициент относительного удлинения δ для различных марок колеблется в рамках 5-35 %, для большинства – δ≥20-40 %.
  7. Средние значения предела прочности для конструкционных материалов – 300-450 МПа; для особо прочных легированных – 600-800 МПа.
  8. Хорошо поддается коррекции свойств с помощью термической и химикотермической обработки.
  9. Активно легируется различными химическими элементами с целью изменения свойств и назначения.
  10. Качественно высокие показатели свариваемости, обрабатываемости давлением и резанием.
  11. Характеризуется низкими показателями коррозионной стойкости.

Сталь – это основной конструкционный сплав в современной металлургии, машиностроении, приборостроении и технике.

Коррозионная стойкость

Оба сплава склонны к ржавчины, и плохая эксплуатация помогают ускорению данного процесса.

Чугун в процессе применения покрывается сверху сухой ржавчиной. Это говоря иначе химическая коррозия. Мокрая (электрохимическая) коррозия действует на чугун очень медленно, чем на сталь. Сначала напрашивается вывод, что антикоррозионные характеристики чугуна намного больше. В действительности оба эти сплава склонны к ржавчины одинаково, просто в отношении изделий из чугуна из-за толстых стен процесс занимает побольше времени. Этим, к примеру, вполне объясним разницу в служебном сроке котлов: стальные — от 5 до пятнадцати лет, чугунные — от 30 лет.

В 1913 году Гарри Бреарли сделал открытие в области металлургии. Он обнаружил, что сталь с большим содержанием хрома имеет прекрасное сопротивление к кислотной ржавчины. Так возникла нержавейка. Она тоже имеет собственную градацию:

  1. Коррозионно-стойкая сталь имеет устойчивость к ржавчины в простых промышленных и бытовых условиях (нефтегазовая, нетяжелая, машиностроительная промышленность, хирургические инструменты, домашняя нержавеющая посуда).
  2. Огнеупорная сталь устойчивая к большим температурам и агрессивным средам (химическая индустрия).
  3. Жаропрочная сталь выделяется очень высокой прочностью к механическим действиям в условиях больших температур.

Определяем происхождение по типу детали

Рассмотрев подробные характеристики этих сплавов, можно уверенно пользоваться знаниями о том, чугун от стали чем отличается. Имея перед собой металлический предмет, сомневаясь в его происхождении, рационально сразу вспомнить главные отличительные технологические свойства. Итак, чугун – это литейный материал. Из него производят простую посуду, массивные трубы, корпусы станков, двигателей, крупные объекты несложной конфигурации. Из стали изготавливают детали всех размеров и сложности, так как для этого применяются ковка, штамповка, волочение, прокатывание и другие способы обработки металла давлением. Таким образом, если стоит вопрос о происхождении арматуры, сомнений быть не может – это сталь. Если интересует происхождение массивного казана – это чугун. Если же необходимо узнать, из чего изготовлен корпус двигателя или коленчатого вала – следует прибегнуть к иным вариантам распознавания, так как возможны оба варианта.

Цветовые особенности и анализ хрупкости

Для того чтобы знать, как отличить чугун от стали на глаз, нужно помнить о главных визуальных отличиях. Для чугуна характерен матовый серый цвет и более шероховатая внешняя текстура. Сталь характеризуется особым для нее серебристым блестящим оттенком и минимальной шероховатостью.

Также важными знаниями о том, как отличить чугун от стали визуально, является информация о пластичности этих материалов. Если исследуемые заготовки или металлические предметы не имеют серьёзной ценности, можно испробовать их на прочность и пластичность, применив ударную силу. Хрупкий чугун раскрошится на кусочки, в то время как сталь только деформируется. При более серьезных нагрузках, направленных на дробление, крошки чугуна получатся мелкой разнообразной формы, а кусочки стали – крупными, правильной конфигурации.

Резать и сверлить

Как отличить чугун от стали в домашних условиях? Необходимо получить из него мелкую пыль или стружку. Так как сталь обладает высокой пластичностью, то и стружка ее имеет извивистый характер. Чугун же крошится, при сверлении образуется мелкая стружка надлома вместе с пылью.

Для получения пыли можно воспользоваться напильником или рашпилем и немного подточить край интересующей детали. Полученную мелкодисперсную стружку рассмотреть на руке или белом листе бумаги. Чугун содержит углерод в большом количестве в виде графитовых включений. Поэтому при растирании его пыли остается черный графитовый «след». В сталях же углерод находится в связанном состоянии, поэтому механическое влияние на пыль не дает никаких видимых результатов.

Нагревать и искрить

Как отличить чугун от стали? Нужно оперировать необходимым оборудованием и небольшим запасом терпения.

В первом случае можно прибегнуть к нагреванию, к примеру, с помощью паяльной лампы, облачившись изначально в специальную защитную одежду и соблюдая правила безопасности в работе. Температуру нужно повышать до начала плавления металла. Уже было сказано, что температура плавления чугуна выше, чем у стали. Однако это касается преимущественно белых и передельных чугунов. Относительно всех промышленных марок — они содержат углерод в количестве не более 4,3 % и плавятся уже при 1000-1200˚С. Таким образом, его расплавить можно значительно быстрее.

Познавательным методом получения информации о том, чугун от стали чем отличается, является использование экспериментального образца на шлифовальном станке или под острым кругом шлифовальной машинки. Анализ осуществляется по характеристикам искр. Для чугуна характерны неяркие искры красного цвета, а для стали – яркие слепящие короткие лучи с бело-желтым оттенком.

Общие сведения

Представляет собой сплав железа и углерода, которого в составе лигатуры должно быть не менее 2 %. Имеет несколько разновидностей:

  1. Ковкий.
  2. Белый.
  3. Серый.

По своей природе железо очень мягкий, но прочный материал, чтобы справиться с его мягкостью и придать прочность, в лигатуру добавляют углерод. Ковкий чугун — название

это не говорит о том, что металл можно ковать, а обозначает его пластичность.

Белый чугун на изломе имеет белый цвет. Он тяжелый, прочный и не подвержен влажной коррозии. Имеет несколько разновидностей и используется для изготовления ковких материалов.

Серый чугун содержит примеси, таким эпитетом обозначают сплав железа, углерода и кремния. Большая часть углерода в лигатуре находится в виде графита. На изломе имеет серый цвет.

Стоит обратить внимание на высокопрочный чугун, в составе которого находится шаровидный графит. Он не так сильно ослабляет металлическую сетку, а также не считается концентратором напряжения.

По объемам производства Россия входит в тройку лидеров, уступая только Китаю и Японии.

Углерод в сплаве содержится в форме:

  • графита;
  • цементита.

Графит — минерал в виде самородков, считается модификацией углерода. Увидеть этот элемент можно при наличии в доме карандаша, там графит находится в виде стержня. Графит известен давно, его применение зависит от отрасли: относительно мягкий, в древности использовался при изготовлении посуды из глины. В сплаве с железом является источником углерода, при повышении температуры меняется, становясь более твердым, но хрупким.

В химии представляет собой атом углерода, который имеет связь с тремя другими атомами. При добавлении к железу влияет на его качества, повышая твердость сплава.

Цементит, или кардит железа, хрупкий, пластичный и слабо магнитится. Образуется в материале, в состав которого входит железо уже при малом количестве углерода. Считается фазовой и структурной составляющей сплава.

В процентном соотношении не превышает 2,14 %. Температура плавления — от 1150 до 1200 °C, ниже на 300 °C, чем у железа.

Стоит отметить, что чугун подвержен сухой коррозии. В сравнении со сталью может показаться, что он имеет определенное преимущество по антикоррозийным свойствам, но это не так. Сталь и чугун в равной степени подвержены коррозии.

Как звучит

Интересная особенность заключается в том, как отличить чугун от стали по звуку. Эти два сплава звучат по-разному. Вовсе не обязательно производить музыкальный аккомпанемент на имеющихся экспериментальных объектах. Но необходимо иметь оба образца либо обладать опытным слухом в данном вопросе. Сталь характеризуется более высокой плотностью, что отражается на ее звучании. При ударе о нее металлическим предметом звук получается намного более звонкий, нежели в той же ситуации с чугуном.

Для того чтобы знать, чугун от стали чем отличается, необходимо иметь немного знаний об этих материалах и определенный опыт. Ведь опытный профессионал в сфере ковки, шлифования, фрезерования, сверления, точения, термообработки или сварки, металлург или техник легко отличает их между собой, оценив лишь визуально или на ощупь.

Термический шок и устойчивость к ударам

Сталь и чугун часто используются в процессе изготовления котлов отопления. При этом вопрос стойкости к термическим ударам стает очень важным. Если в неостывший чугунный котел попадет прохладная вода, он может лопнуть. Стальным изделиям термошок не страшен. Сталь более эластична и прекрасно переносит температурную разницу. Но большие и постоянные перепады температур у стали помогают возникновению «усталых» зон и, как последствие, трещин в местах, которые ослаблены сваркой.

Высокая эластичность выполняет изделия из стали устойчивыми к ударам царапинам и так далее. Хрупкость же чугуна неминуемо приводит к появлению трещин при ударе или перекосах.

Серый чугун имеет более гомогенную структуру, очень высокие эластичность и противо ржавочные свойства, может держать большие температурные скачки.

  1. Чугун менее прочный и твёрд, чем сталь.
  2. Сталь тяжелее и имеет более большую температуру плавления.
  3. Намного ниже содержание углерода в стали если сравнивать с чугуном дает возможность более легко ее обрабатывать (варить, разрезать, ковать).
  4. По подобной причине изделия из чугуна делают только способом литья, стальные же могут быть кованными и сварными.
  5. Стальные изделия менее пористые, чем из чугуна, а поэтому их проводимость тепла намного больше.
  6. Чугунные изделия имеют, в основном, черный цвет и поверхность на матовой основе, а из стали — светлые с поверхностью которая блестит.

Чем отличается чугун от стали

Основой для изготовления чугуна или стали служит железо. В природе это – металл с серебристым отливом, не имеющий достаточной твердости. Такой металл практически не используется в промышленности, а широкое применение получили различные сплавы железа.

И чугун, и сталь относятся к группе черных металлов. Именно содержание железа и углерода является их главным отличием.

Сталь

Применяется сталь повсеместно. В промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий. В быту сталь представлена стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.

Сталь ‒ это сплав железа и углерода. Содержание углерода в стали – не более 2% (он увеличивает прочность), а железа не меньше 45%. Также в состав стали могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки.

Никель увеличивает прочность, вязкость и твердость.

Хром увеличивает прочность стали, ее твердость и сопротивляемость износу.

Кремний добавляет прочности, твердости и упругости стали, снижает ее вязкость.

Марганец улучшает свариваемость и прокаливаемость.

В зависимости от сферы применения, марки стали делятся на следующие типы:

Конструкционная сталь используется в строительстве и машиностроении. Из неё изготавливают различные детали, механизмы, конструкции массового назначения.

Инструментальная сталь имеет высокую твердость и прочность. Этот тип стали идеально подходит для изготовления ножей, клинков и другого инструмента.

По наличию легирующих компонентов марки стали бывают:

По содержанию углерода марки стали бывают:

низкоуглеродистые – содержание углерода не превышает 0,25%;

среднеуглеродистые- не более 0,55%;

высокоуглеродистые- не более 0,85%.

По содержанию неметаллических элементов с таль бывает:

обычная- содержание фтора и серы не превышает 0,05%;

качественная- менее 0,035%;

высококачественная- менее 0,025%;

особо высококачественная сталь- менее 0,015%.

Качество стали повышается в процессе закаливания. Также этот сплав обладает высокой теплопроводностью. Температура плавления всех марок стали находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С.

Чугун

Чугун – это тоже металл, сплав железа с углеродом. Только доля углерода в нём превышает 2,14%.

Углерод в чугуне содержится в виде цементита (карбида железа) или графита (минерала, являющегося одной из модификаций углерода). Именно эти вещества и определяют цвет готового чугуна.

В зависимости от состояния и содержания углерода чугун различают на:

Белый чугун

В состав этого сплава входит цементит, который на изломе белый. Из-за этого цвета он и получил такое название. Углерод в нем находится в связанном виде. Белый чугун одновременно с твердостью обладает хрупкостью. Из такого чугуна в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.

Серый чугун

Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода. Также в состав входят и постоянные примеси в виде магния, фосфора и серы. В составе такого сплава практически весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Из-за наличия графита излом этого чугуна имеет серый цвет.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают в результате длительного отжига белого чугуна. В результате данного процесса образуется графит хлопьевидной формы, который придает сплаву высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость. Свое название чугун получил благодаря повышенной пластичности и вязкости. Ковкий чугун довольно прочный с высоким ударным сопротивлением. Из такого металла изготавливают детали для автотехники.

Высокопрочный чугун

Такой сплав имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. В отличие от пластинчатого, шаровидный графит не сильно ослабляет металлическую основу, что улучшает прочность чугуна. Поэтому и название у него – высокопрочный.

Предельный чугун.

Данный вид чугуна подвергается дальнейшей переработке и не используется в качестве самостоятельного металла.

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

Разница стали и чугуна заключается в том, что последний не поддается обработке путем сварки и ковки. Все изделия изготавливаются только путем литья.

Способы изготовления 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. Образование чугуна происходит за счет опускания железа в более горячую часть домны и растворения в нем углерода.

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

Три способа, как отличить чугун от стали.

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

По излому (визуально). Его применяют 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.

Сверление. При сверлении стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла и хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.

Шлифовка. После прохождения шлифовальной машиной на стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугунных изделий искр меньше, они короче, красноватого оттенка.

Различия чугуна и стали. Выводы.

Рассмотрев в этой статье свойства чугуна и стали, можно сделать следующие выводы:

Основное различие заключается в содержании углерода в стали и чугуне. В стали углерода меньше, в чугуне больше.

повышенной твердостью и прочностью;

высокой температурой плавления;

более высоким удельным весом;

У чугуна следующие характеристики:

более низкая температура плавления и удельный вес;

Чугун не поддается сварке и ковке. Из-за высокого содержания углерода, все чугунные изделия изготавливаются методом литья. Изделия из чугуна имеют матовую поверхность и серый цвет.

Стальные же изделия светлые и блестящие. Элементы из стали быстро нагреваются и остывают. Чугунные нагреваются очень медленно и долго сохраняют тепло.

Сталь и чугун – это сплавы из железа и углерода, в их состав входят аналогичные компоненты. Но, не смотря на данный факт, отличия чугуна и стали очевидны. Это два разных металла, имеющие различные свойства и характеристики.

Сварка чугуна со сталью

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • В чем заключаются проблемы и особенности сварки чугуна со сталью
  • Что предусматривает технология сварки чугуна со сталью
  • Какие необходимы материалы для сварки чугуна со сталью

Сварка чугуна со сталью – операция, которая сегодня пользуется высокой популярностью. Данная технология применяется во многих отраслях промышленности, включая машиностроение, производство станков, металлургию и т. д. Железоуглеродистые сплавы (чугун) широко используются для производства различных изделий и конструкций. Продукция из этого материала отличается доступной ценой и рядом положительных характеристик.

Проблемы и особенности сварки чугуна со сталью

Чугун представляет собой углеродистый сплав железа, в котором углерода содержится более 2,11–2,14 %. Этот материал может включать различные примеси: кремний (до 3 %), марганец (менее 1 %), серу, фосфор и легирующие добавки (хром, никель, ванадий, алюминий, магний и т. д.). Содержание специальных добавок и термическая обработка позволяют увеличить прочность и пластичность чугуна.

Железоуглеродистые сплавы могут эффективно сглаживать вибрации. Этот материал отличается устойчивостью к износу и обладает отличными литейными характеристиками. Широкое применение чугуна для производства разных деталей приводит к тому, что такие сплавы часто приходится сваривать с различными металлами.

Технология такого сваривания особенно широко используется на чугунно-литейных предприятиях. Кроме того, чугунные изделия получили применение на заводах, которые ориентированы на ремонт различных видов оборудования. Кроме того, такие операции позволяют устранить разные дефекты железоуглеродистых отливок.

Особенность чугуна заключается в том, что он по своему составу напоминает сталь, но его строение затрудняет процесс сваривания. Это обусловлено повышенным содержанием углерода, который может находится в сплаве в форме зерен разного размера.

При сваривании изделий из чугуна, в структуре которого содержаться крупные зерна углерода, очень трудно добиться надежного соединения. Большие сложности возникают и при сваривании железоуглеродистых сплавов со сталью, что обусловлено разнородностью этих материалов.

Проблематичность этого процесса обусловлена особенностями структуры чугуна. Его химический состав способствует текучести при достижении температур плавления. Из-за этого невозможно при сваривании создать однородный прочный шов. После продолжительного нагревания чугун может вытекать из сварочной ванны. Чугунные сплавы в сравнении со сталью имеют более низкую температуру плавления и меньшую пластичность. Такие особенности могут стать причиной растрескивания сплава в ходе остывания после сваривания.

Углерод, содержащийся в чугуне, в процессе нагревания при его сваривании со сталью вступает во взаимодействие с кислородом из окружающего воздуха. В результате формируется неоднородный сварной шов с многочисленными порами. Такое соединение отличается низкой устойчивостью к нагрузкам на изгиб.

Сварка чугуна со сталью, технология которой учитывает описанные выше особенности, обеспечивает формирование сварного шва нормального качества. Для устранения текучести чугуна в местах соединения металлов нужно подложить платину из графита. Это позволит предотвратить вытекание расплавленного металла в случае его прожигания.

Третью проблему сваривания деталей из стали и чугуна можно решить за счет выполнения такой операции в среде, содержащей инертные газы. К примеру, можно использовать CO₂. Этот газ будет вытеснять воздух из зоны сварки. При сварке чугуна со сталью аргоном может применяться смесь Ar (аргон) и CO₂ в соотношении 1:4.

В зависимости от температуры разогрева соединяемых деталей различают три способа сварки стали и чугуна:

  1. Горячая сварка – основной метод, который считается самым «правильным». Перед началом сваривания детали нужно нагреть до температур от +600 °С до +650°C.
  2. При полугорячем сваривании детали из чугуна разогревают до +300…+350 °C.
  3. Технология холодной сварки не предполагает нагревания соединяемых изделий.

Нужно отметить, что при разных методах сваривания деталей из стали и чугуна используются различные электроды. Важно строго соблюдать технологические нормы и требования для каждого способа.

Технология сварки чугуна со сталью

Необходимо следить, чтобы в процессе сваривания различных металлов в наплавляемом материале не формировались интерметаллидные структуры, которые отличаются хрупкостью. Это очень важное условие для получения надежного соединения деталей из стали и чугуна. Для сварки таких материалов используется технология с применением буферного слоя.

При этом не нужно стремиться к использованию металлов, которые по прочности и устойчивости к коррозии в большей степени надежны, чем более «слабый» материал соединяемой пары (в нашем случае это чугун). В связи с этим, чтобы правильно выполнить сварку стали и чугуна, нужно изучить следующие рекомендации по прочностным характеристикам и устойчивости к коррозии:

  • Чтобы предотвратить водородное растрескивание соединяемого элемента со стальной кромкой, используются электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
  • Для сварки деталей из разнородных металлов их кромки следует предварительно разогреть.

  • В процессе сварки чугуна со сталью полуавтоматом вольфрамовым электродом с неплавящимся проводником в инертной газовой среде присадочным материалом могут выступать очищенные и выпрямленные стержни из порошковой проволоки с подходящим химическим составом либо стальные полосы. При этом следует учитывать, что такое решение может привести к формированию интерметаллических соединений, отличающихся хрупкостью.

Сварка стальных и чугунных деталей производится путем установки сварочного тока обратной полярности. Это условие применимо к сварочным аппаратам, у которых напряжение обычного тока холостого хода составляет около 54 Вольт. Если используется оборудование для сварки с более высоким значением напряжения холостого тока, то сваривание этих металлов может выполняться в режиме переменного тока.

Рекомендуем статьи по металлообработке

В любом случае сварка чугуна со сталью полуавтоматом предполагает предварительный нагрев деталей до +600 °C. Это необходимо для предотвращения чрезмерного расширения материала в зоне сварки. Если сваривать разнородные металлы без такого нагрева, то в ходе сваривания и последующего остывания деталей могут произойти необратимые деформации. При соблюдении такого условия всего за один проход получается полностью герметичный шов между сталью и чугуном.

Если детали имеют большие габариты либо они включают легкоплавкие элементы, а также в других случаях, которые приводят к невозможности предварительного нагрева до требуемой температуры, то сварка должна производиться по другой методике. При этом сваривание выполняется валиками длиной до 0,25 см. Перед тем как нанести очередной валик, необходимо обеспечить остывание предыдущего.

Методика сварки валиками применяется в ситуациях, когда отсутствуют строгие требования по герметичности шва. Дело в том, что плотному свариванию валиков будет мешать сам процесс охлаждения. Кроме того, готовый шов получается очень хрупким, поэтому такую технологию нельзя применять, если существуют требования по дальнейшей обработке места сварки.

Долговечность швов, наложенных на чугунные детали, зависит от правильно подобранного типа электродов. Нужно учитывать, что из-за хрупкости чугуна конструкции из этого материала могут иметь много разных дефектов.

После завершения сварки соединение не должно быстро остывать. Особое внимание этому условию следует уделять при приваривании патрубков из стали к батареям из чугуна. Скорость остывания стальных сплавов гораздо выше, поэтому нужно уровнять время остывания свариваемых элементов. Для этого детали из стали засыпают материалом, который дольше сохраняет тепло (уголь, песок и т. д.).

Если метод сваривания чугуна со сталью выбран правильно, а сварщик имеет соответствующую квалификацию, то поврежденные чугунные детали несложно восстановить. Им можно вернуть необходимое состояние без ущерба для долговечности изделий.

Специалисты по сварке могут применять и другие технологии для работы с рассматриваемыми материалами. В этой статье мы приводим только проверенные методики. С их помощью выполнять сварку чугуна со сталью можно и в домашних условиях.

До того, как начать сваривать чугун со сталью инвертором, необходимо провести подготовительные мероприятия. Вначале место соединения чугунной детали следует зачистить болгаркой с лепестковым кругом или другой насадкой, которая может применяться для таких работ. Зачистка верхнего пласта производится до слоя металла, который еще не окислен.

Зачищенное место нужно обязательно обезжирить бензином или другим растворителем. Сварка чугуна со сталью инвертором для заделки трещин предполагает зачистку металла на всю глубину дефекта. Затем в этом месте следует засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Дуговая сварка чугунных и стальных изделий может выполняться с помощью шпилек из стали или послойно без применения опорных элементов. Размеры шпилек строго регламентированы. К примеру, их диаметр должен быть менее 40 % от толщины чугуна. При этом выступ шпильки над свариваемым изделием допускается до 4–6 мм. Рекомендованный промежуток между шпильками должен составлять более 6 диаметров. Число шпилек определяется размерами соединения, но не должно превышать 1/4 площади излома.

Сварка чугуна со сталью в домашних условиях требует соблюдения некоторых требований. Кромки деталей не должны иметь острых срезов в месте соединения (оптимальная форма кромок – сферическая). Для такой сварки используются специальные электроды. Нужно применять марки электродов с медью, хромом, никелем и других лигатур (соединений), которые обеспечивают возможность наплавления стали на чугун.

Что нужно учесть перед началом работ по сварке чугуна и стали:

  • полярность подключения должна быть обратной;
  • выбирайте минимально допустимую мощность сварочного аппарата для определенной толщины электрода;
  • непрерывный сварной шов не должен быть длиннее 3–5 см;
  • для предотвращения перегрева чугуна используют частые перерывы;
  • первый и последний слои в многослойных швах нужно проковать молотком (при минимальном усилии).

Необходимые материалы для сварки чугуна со сталью

Как было отмечено ранее, для сваривания чугунных и стальных изделий необходимо использовать особые марки электродов. Их покрытие должно содержать ферросилиций, который обеспечивает формирование однородного шва. Сварка чугуна со сталью электродом такой марки позволяет получать швы, поддающиеся механической обработке.

Производители выпускают в широком ассортименте электроды для сварки чугуна со сталью. Важно сделать правильный выбор, так как от этого зависит долговечность сварного соединения. Существует определенный перечень марок, которые используются на промышленных предприятиях. Чаще всего на производстве сварка чугуна со сталью выполняется электродами ОЗЧ-2, ЦЧ-4, МНЧ-2, ОЗЧ-4 и т. д. Если рассматривать продукцию российских компаний, то это могут быть изделия марки ЦЧ-4.

Основное назначение электродов ЦЧ-4 – сварка чугуна по холодной и горячей технологии. Кроме того, их используют для ремонтных наплавок, напаек и заваривания дефектов, полученных в результате литья. Электродами данной марки можно варить ковкий чугун высокой прочности, а также чугунные и стальные детали. Технология сварки ими предполагает нижнее положение сварного шва, который формируется токами обратной полярности. Электроды данной марки обеспечивают высококачественное сваривание стальных и чугунных изделий.

Марка электродов ОЗЧ-2 может применяться для решения тех же задач, что и изделия ЦЧ-4. Сварка ими выполняется при нижнем или вертикальном формировании шва. Для этого также используется постоянный ток обратной полярности. Электроды данной марки больше подходят для сваривания тонкостенных изделий.

Чтобы получить шов высокого качества, следует обязательно зачистить кромки деталей. На них не должно быть посторонних веществ, включая масляных пятен. Поскольку структура чугуна способствует впитыванию масел и различных технических жидкостей, то участок сваривания следует обработать до совершенно чистой поверхности.

Сварка чугуна со сталью аргоном или в среде других инертных газов, так же как сваривание неплавящимися электродами, может выполняться с помощью специальной проволоки, которая маркируется как ПП АНЧ-1, ПП АНЧ-2 и ПП АНЧ-3.

Каждая отдельная марка проволоки предназначается для определенной технологии сваривания (горячей, полугорячей или холодной сварки). Конструкционно проволока изготавливается в форме металлической трубки, в которой находится флюс. С ее помощью можно выполнять полноценные швы, прочность которых будет такой же, как и у свариваемых чугунных изделий.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Как ортофосфорная кислота борется с ржавчиной и накипью

В наше время существует множество кислот, заметно облегчающих жизнь человека в самых разных сферах. Наиболее доступной из них является ортофосфорная кислота, которая обладает самой демократичной ценой и стоит практически в каждом доме для решения различных бытовых проблем. Эта кислота – многостороннее, универсальное средство, как в промышленной сфере, так и в здравоохранении и быту.

Ортофосфорная кислота и ее свойства

Являясь относительно слабой кислотой по сравнению со своими собратьями из таблицы химических элементов, ортофосфорная кислота является неорганическим веществом. Обычно она выглядит как россыпь мелких прозрачных кристаллов. Сами по себе, в обычных условиях, они практически не проявляют химической активности. Но как только эти кристаллы будут нагреты до температуры превышающей 42 градуса Цельсия, начнут проявляться их основные химические свойства.

Кристаллы ортофосфорной кислоты под воздействием высокой температуры начнут плавиться, благодаря чему превратятся в жидкое вещество, которое и используется в быту. Стоит отметить и то, что концентрация химически активных компонентов в ортофосфорной кислоте обычно не превышает 85%.

Наиболее важным свойством данной кислоты является ее растворимость, благодаря которой можно самостоятельно получать растворы различной концентрации в зависимости от сферы применения данного вещества. Также кислота не имеет запаха и, что немаловажно, отлично реагирует с другими химическими веществами.

Меры предосторожности

При работе с любыми кислотами самое важное — это собственная безопасность. Ортофосфорная кислота не исключение. Перед тем как использовать ее, нужно убедиться в наличии подготовленного респиратора и резиновых перчаток. Ведь ортофосфорная кислота является достаточно опасным химикатом, вызывающим ожоги кожи. Испарения этой кислоты не менее опасны: их действие может привести к сильнейшему отравлению или ожогу дыхательных путей. Стоит помнить и о том, что ортофосфорная кислота легко воспламеняется и может привести к пожару. Именно по этим причинам большинство действий с этим веществом должны проводиться на открытом воздухе или в обильно вентилируемых комнатах. Главное, не позволять кислоте попасть на кожу, но если это все-таки случилось, стоит немедленно вымыть под проточной водой пострадавший участок. В том случае, если химическому ожогу подвергся значительная часть кожи, нужно незамедлительно обратиться к врачу.

Для устранения ржавчины и накипи в домашних условиях используется слабый раствор ортофосфорной кислоты. Она превращает ржавчину в черный налет, который потом можно легко очистить с металлического изделия. Также ортофосфорная кислота незаменима при устранении накипи на посуде.

Избавление от ржавчины

Большим достоинством ортофосфорной кислоты является ее способность образовывать защищающую от ржавчины пленку на изделии, а не просто избавляться от массы окислов. Процесс образования подобного защищающего барьера легко описать: кислота, разрушая оксид железа, фосфарицирует (укрепляет) верхний слой металла. После таких манипуляций на металлических изделиях часто можно наблюдать сероватую и маслянистую пленочку, которая появляется вместо ржавчины.

Существует множество способов удаления ржавчины, зависящие от степени поражения ржавчиной и величины предмета, который предстоит очистить:

  • Травление предмета с помощью полного помещения ее в раствор;
  • Очистка поверхности изделия при путем использования валика или пульверизатора;
  • Распределение кислоты по металлу после его подготовительного очищения.

Травление деталей благодаря полному погружению.

Если дома имеется достаточно ортофосфорной кислоты и большая емкость, самым простым путем избавления от ржавчины будет полное помещение изделия в смесь. Для этого следует повторить порядок выполнения работы:

  1. Промойте изделие под водой, используя моющее средство, это обезжирит деталь;
  2. Смешайте в емкости компоненты исходя из пропорции: 100-150 г 85% кислоты к одному литру воды;
  3. Дайте детали час полежать в полученной смеси, иногда помешивая ее;
  4. Достать предмет очистки, а затем тщательно промыть его;
  5. Смешать нейтрализующий раствор исходя из соотношения: 50% воды к 48% спирта и 2% нашатырного спирта;
  6. Протереть изделие полученным раствором, потом очистить водой и высушить.

Все этапы взаимосвязаны поэтому, пропустив любой из них, вы не добьетесь желаемого результата. Так, если не выполнить обезжиривание, травление будет проходить неравномерно и неочищенные участки придется повторно очищать другими способами. Метод травления с полным погружением подходит для изделий, пораженных тем или иным уровнем коррозии, однако время на очистку может увеличиться в зависимости от толщины слоя ржавчины.

Совет! Чтобы избежать образования нежелательного гидроксида, после промывки нужно высушить деталь, причем сушить можно каким угодно удобным путем.

Как распределить кислоту по поверхности.

Вещь, пораженная ржавчиной, может оказаться внушительных размеров, а большой тары и кислоты в достаточном объеме может под рукой не оказаться. В таком случае ортофосфорную кислоту стоит нанести прямо на деталь. Сделать это можно валиком, распылителем или кистью из натурального материала. При таком подходе очень важно брать во внимание уровень поражения ржавчиной. Когда коррозия глубоко въелась в деталь, лучшим решением будет снять верхний слой вручную или используя болгарку.

Затем проводится обезжиривание, после которого требуется распределить данный раствор кислоты по изделиям без пробелов и держать на них 2 часа. После этого нужно убрать кислоту нейтрализующей смесью, последний раз смыть и просушить. Если же коррозия является незначительной, возможно справиться не прибегая к механической очистке просто повторить процедуру несколько раз.

Избавление от коррозии на ваннах, унитазах и раковинах.

Из-за того что ортофосфорная кислота отлично борется со следами ржавой воды на санфаянсе и эмалированных поверхностях, ее используют взамен бытовой химии. Не поможет это обладателям акриловых ванн.

Порядок действий для очистки фаянсовых и эмалированных поверхностей:

  1. Разбавить каждые 500 мл воды 100 г 85%-й кислотой;
  2. При помощи любого моющего средства обезжирить поверхность;
  3. Обработать пораженную поверхность щеткой из натурального материала;
  4. Чрез пару часов нужно смыть кислоту используя раствор соды (1 ст. ложка литр воды).

Главным достоинством такого способа избавления от коррозии будет то, что эмаль не разрушается из-за трения. На заметку хозяйкам, которые применяют для этих же целей «Кока-колу»: она действует именно так благодаря ортофосфорной кислоте в составе. Таким образом, выгоднее применять ортофосфорную кислоту в правильной объёме, а продукты применять по их прямому назначению.

Преобразователь ржавчины.

Модификатором или преобразователем ржавчины является тот же раствор ортофосфорной кислоты, но уже с некоторыми добавками. Их разделяют на несколько групп, в зависимости от этих добавок:

  • модификаторы-стабилизаторы,
  • грунтовки,
  • преобразователи ржавчины.

Что выбрать?

При выборе метода избавления от ржавчины, нужно, прежде всего, учитывать место применения кислоты. Например, чтобы очистить деталь методом полного погружения, необходимо большое количество ортофосфорной кислоты. А если требуется не только избавиться от ржавчины, но и создать подготовительный слой для нанесения лакокрасочного покрытия, то смесь, приготовленная своими руками, не подойдет. Для таких целей стоит приобрести заводской преобразователь, в котором уже будут все нужные добавки.

Как бороться с накипью?

Для начала необходимо разобраться что же такое накипь. На самом деле, это не растворенные, осевшие на деталях техники соли кальция и магния. Вот почему для их удаления прекрасно подходит кислота. Несмотря на то, что кислота чаще всего применяется лимонная, ортофосфорная кислота также будет являться отличным средством, ведь ее часто применяют в промышленных масштабах. Так, чаще всего ее используют для удаления накипи из теплообменного оборудования.

Для борьбы против накипи следует смешать слабый раствор ортофосфорной кислоты и затем залить его в емкость, пораженную накипью, например, в чайник. Этот раствор нужно оставить на час, а затем тщательно промыть изделие от кислоты. Если этот способ не помогает, попробуйте повторить данную процедуру или слегка нагреть раствор. Это повысит его эффективность.

Ортофосфорная кислота и её применение от ржавчины: Инструкции +Видео

Кислород, вода и углекислый газ вызывают коррозию металла. Особенно жаль, когда коррозии подвергается автомобиль. Не все знают, что с этими повреждениями можно бороться. Ортофосфорная кислота применение от ржавчины в автомобиле известны многим.

Ортофосфорная кислота – неорганический водорастворимый продукт. На вид бесцветная жидкость, выпускается в форме 85% водного раствора. Свойства этой кислоты позволяют не только удалять окислы на металле, но и образовать сероватую защитную пленку, предотвращающую появление новой ржавчины.

  1. После того как кислота разъедает оксид железа
  2. Как проводить очистку от ржавчины при помощи ортофосфорной кислоты дома?
  3. Очищение методом погружения в кислоту
  4. Очистка от ржавчины нанесением ортофосфорной кислоты на поверхность
  5. Преимущества ортофосфорной кислоты
  6. Правила хранения ортофосфорной кислоты

После того как кислота разъедает оксид железа

…образуется фосфатированная поверхность, ее появление и объяснят защиту метала от дальнейшей коррозии при обработке кислотой. Ортофосфорная кислота часто храниться в сухом виде. До того как разбавить ее водой – это белый порошок. Эта кислота входит в состав большинства грунтовок по металлу. В составе средств для преобразования ржавчины это вещество будет главным элементом.

Как проводить очистку от ржавчины при помощи ортофосфорной кислоты дома?

Очистку нужно проводить крайне осторожно, иначе можно допустить истончение металла или даже образование дыр на авто. Поэтому нужно ограничивать степень воздействия ортофосфорной кислоты на металл. Во время подготовки поверхности к обработке, нельзя использовать шлифовальные диски со слишком сильной абразивной способностью. При этом можно повредить поверхность, которая уже не сможет выдержать последующую очистку.

Перед нанесением лучше оградить всю остальную поверхность от воздействия такого сильно действующего вещества как орфоосфорная кислота. Аккуратность и точность воздейтвия помогут избежать дополнительных трат на реставрацию не заржавевшей, но пострадавшей от попадания кислоты поверхности.

Если все сделать правильно, то поверхность полностью очиститься от ржавчины, которая рано или поздно уничтожала бы металл. Ортофосфорная кислота может нанести вред человеческому организму, поэтому все работы с ней ведутся в прочных перчатках и маске. Если ортофосфорная кислота попала на одежду, лучше снять её немедленно, это остановить попадание яда на кожу.

Существует три основных метода использования ортофосфорной кислоты для удаления налета ржавчины с металлических деталей. Выбор метода зависит от размера, степени повреждениях и других свойств очищаемого предмета. Очищения модно добиться полным погружением предмета в кислотную среду. Поверхность можно обрызгать ортофосфорной кислотой из пульверизатора или нанести валиком. Ржавчину можно удалить механически, потом обработав деталь кислотой.

Очищение методом погружения в кислоту

Если ортофосфорная кислота имеется в достаточном количестве, избавиться от ржавчины можно погрузив в нее деталь. Перед этим нужно полностью обезжирить поврежденный предмет, а затем смыть следы обезжиревателя. Очищенную деталь нужно нейтрализовать от действия кислот, поэтому ее обрабатывают раствором спирта и воды с добавлением нашатыря.

Затем деталь нужно основательно высушить. Все действия в этом процессе имеют свою производственную необходимость. Если погрузить в ортофосфорную кислоту неподготовленную деталь, травление пройдет неравномерно. Если не высушить деталь, например методом конвекции, на поверхности появится гидроксид.

Очистка от ржавчины нанесением ортофосфорной кислоты на поверхность

Если от ржавчины пострадала крупная деталь автомобиля и нет возможности погрузить ее полностью в раствор. Либо количество реагента сильно ограничено, можно использовать другой метод.

Тут тоже обязательно нужно очистить и обезжирить поверхность. Если степень заржавления высока, возможно нужно применить болгарку. В качестве насадки может быть металлическая щетка. Далее, удобным способом наносится ортофосфорная кислота. Через несколько часов поверхность можно нейтрализовать и очищать. Осторожно стоит отнестись к декоративным покрытиям на металле, не ко всем из них она дружелюбна.

Ортофосфорная кислота взаимодействует не только с окислившимся железом, но и с остальной частью металла. Это может привести к истончению и образованию дыр на поверхности. Этот процесс можно приостановить использую ингибитор « Катапин» . На литр воды требуется 1 грамм этого нейтрализующего вещества.

Преимущества ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота успешно справляется с ржавчиной на металле, эмалях и фаянсе.

Изделия из этих материалов могут быть успешно очищены от коррозии при помощи ортофосфорной кислоты. Кислота действует деликатно, не вызывая повреждений эмали. Помогает защитить металл от дальнейшего уничтожения ржавчиной.

Это средство известно как очищающее: ортофосфорную кислоту в быту используют для придания белизны сантехнике. Ванны и умывальники пожелтевшие от ржавой воды могут быть восстановлены этим методом. Чистить сантехнику нужно кислотой дополнительно разбавленной в пропорции 1 к 5 водой. Это позволит не разрушить эмаль при взаимодействии со слишком агрессивной кислотной средой. Будьте осторожны использую даже дополнительно разбавленную ортофосфорную кислоту в закрытых помещениях.

Ортофосфорная кислота категорически не подходит для обработки акрила! Обратите внимание из чего сделана ваша ванна, возможно вам не стоит использовать этот метод отбеливания от ржавчины. Ортофосфорная кислота давно и активно используется в автопромышленности. Убирать ржавчину без шлифовки, значит сохранить эмаль на поверхности и сэкономить на ее восстановлении.

Правила хранения ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота представляет из себя довольно агрессивное химическое соединение, и этим ни в коем случае не стоит пренебрегать. В сухом виде кислота должна быть помещена в полностью герметичную емкость. Чтобы из порошка получился высококачественный раствор кислоты, все используемые емкости должны быть сухими и чистыми.

Попадание примесей может сделать раствор бесполезным или привести к проявлению посторонних химических реакций, приходящих к образованию опасных для здоровья газов. Хранить кислоту нужно в сухом месте, где не возможно образование конденсата. Температура должна быть комнатной, без перепадов. Менять емкость в которой хранилась вещество изначально не нужно. Кислоту нужно хранить в той же емкости до самого окончания упаковки.

Перевозить ортофосфорную кислоту на большие расстояния можно только при наличии необходимой сопроводительной документации, так как это груз считается опасным.

Купить ортофосфорную кислоту для собственных нужд можно в автомагазинах и магазинах радио деталей. Цена на этот реагент весьма доступна, хотя небольшой объем будет стоит дороже на литр чем при покупки большой емкости.

Читайте также:
Стальные волны: выбираем и укладываем металлочерепицу
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: