Как определить чугун или сталь?

По каким свойствам можно отличить сталь чугун и железо

Мало осведомленные люди считают, что основным конструкционным элементом в современное время является железо. Но стоит учесть, что чистый металл встречается лишь в лабораторных условиях, в промышленности применяются сплавы.

Из чугуна изготавливают:

посуду;
большие трубы;
предметы более простой конфигурации;
корпусы различных станков, двигателей.

Из стали:

детали любой сложности;
хирургические инструменты.

Сплав железа с большим количеством углерода (от 2,14 до 6,67%) называют чугуном. Если углерод добавляется меньше 2,14%, то получается сталь. Концентрация добавленного вещества оказывает влияние на следующие свойства металла:

Твердость металла.
Ковкость.
Пластичность.

Сплав чугуна очень твердый, его трудно обработать режущими инструментами, тяжело поддается отливке. Чугун имеет практически черный оттенок, благодаря большому содержанию углерода в своем составе, на чугунных изделиях блеск отсутствует.

На высокоуглеродистом железном сплаве встречаются крупноватые включения пластичного графита (спель), которые легко обнаружить невооруженным глазом. Их появлению способствует затвердевание высокоуглеродистых сплавов.

Отличие чугуна от алюминия

Алюминий — серебристо-белый металл, который практически не магнитится, зрительно этого не заметить. Кубический метр алюминия равняется 2700 кг, у чугуна – более 7000. Соответственно изделия из первого получаются более легкими. Однако алюминий относится к непрочным металлам, поэтому предметы из него делают толстостенными, что влияет на их вес.

Предметы из алюминия светлые и блестящие. Легкий металл гладок и ровен, чугун имеет шероховатую поверхность. Алюминий сгибается, высокоуглеродистый сплав не деформируется. Под воздействием определенной силы он может просто расколоться. В лабораторных условиях проводятся анализы для точного определения типа металла.

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.

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

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

Механическое определение с помощью сверления

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом по качеству и визуально очень напоминает стальные изделия. Осуществить проверку изделия разорвав его на разрывной машине, не совсем оправдано и разумно. Для этого можно выбрать не работающий, незаметный участок на изделии и просверлить его не на всю глубину сверлом минимального диаметра. Структура чугуна такова, что стружка не способна сформироваться в витой вьюн. Вкрапления графита, даже если они не видны, крошат стружку на этапе ее формирования. Такая стружка в руках растирается в пыль, оставляет на руках черный след, как от грифеля простого карандаша.

Стальная стружка способна образовывать вьюн больше длины самого сверла, не рассыпается в руках. При быстрых оборотах она имеет цвет побежалости на поверхности.

Факторы, влияющие на обработку стали и чугуна

Для того что бы не потратить деньги и ресурсы на ветер, очень важно знать как определить чугун или сталь.

Выбор сварочного электрода
угол заточки сверла
режим сверления и фрезерования

Это не все факторы, которые способны усложнить жизнь и труд человека, неправильно определившего тип металла. Снижение механических, прочностных и нарушение гарантированных межремонтных интервалов куда большее зло, способное нанести ущерб производству и бюджету в случае ошибки.

Чем похожи, и чем отличается сталь от чугуна?

Из-за широкого распространения материала, мы соприкасаемся с ним практически каждый день. Необходимость в знаниях, чем отличается чугун от стали возникает у небольшой части людей. Обычно – это либо работники металлургии/промышленности, или приемщики (сдающие) по металлу.

Читайте также:

Чем отличается парник от теплицы?

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.

Как отличить чугун от стали

В пунктах приема металлолома чугун принимают по низкой цене, так как он хрупок, тяжело обрабатывается, и удаление вредных примесей из него является не простым делом. Специалисты поделились с нами советами, как самостоятельно отличить чугун от других металлов:

по звуку (если ударить сталь каким-либо предметом, звук выходит очень звонкий);
по прочности;
по магнитным свойствам.

Чугун с легкостью можно различить от железа. Железо быстро ржавеет, оно светло-серебристого цвета, пластичное. А вот отличить чугун от стали труднее, благодаря аналогичному составу, они внешне похожи друг с другом, но характеристики сплавов отличны друг от друга.

Сталь проще обрабатывать, она не боится ударов. Существует мнение, что магнит поможет отличить чугун от стали. Это правильно в какой-то степени, ведь магнитные свойства сплава зависят от его состава.

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.

11 таблиц характеризующих диаметр стальных труб

1) Структура и достоинства сплава

Большинство сплавов стали – это углерод + железо в разных пропорциях. Классический вариант материала имеет не более 2% углерода. Если речь о высоколегированных марках стали, то доля других металлов в составе может колебаться от 20% до 40%.

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.

Справочные значения веса стального круга

2) Классификация стали

В 2021 году трудно определить весь перечень марок стали, которые доступны в рамках производства по всему миру. Каждые пару недель добавляются новые вариации материалов, а если брать во внимание и авторские разработки, число разновидностей стальных сплавов может быть в разы больше от известного сейчас официально.

Главные различия между сталью и чугуном

Чугун магнитится в любом случае, а сталь в зависимости от того, какие примеси входят в состав.
Предметы из высокоуглеродистого сплава весят больше, несмотря на высокую плотность стали до 7900 кг/куб.м.
Чугунные предметы объемные.
Сталь обрабатывается легко, изделия из нее штампуют, а чугун — тяжело. Он подходит для приготовления литых предметов.
Чугунные предметы, в отличие от изделий из стали не выдерживают ударов.
Чугунные предметы прогреваются медленно, хотя равномерно, остывают за 10 минут.
Чугун нет необходимости закаливать.

Сверление и шлифование являются отличными способами, чтобы узнать тип сплава. Достаточно просверлить небольшое отверстие, если получается тонкая стружка, формируемая в длинный вьюн, который хорошо гнется, то заготовка выполнена из стали.

Чугун не пластичный, при сверлении предметов из него вьюн практически не образуется. Стружку без труда можно превратить порошок. При шлифовке чугунных сплавов искра получается короткой, красного оттенка. Когда обрабатывается сталь, искры получаются желтыми, почти белыми, продолговатой формы.

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.

Читайте также:

Установка розетки на плинтус

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.

Чем отличается чугун от стали

Автор: Игорь

Дата: 04.02.2020

Статья
Фото
Видео

Чугунные сковороды и казаны, легендарные чугунные радиаторы и ванны, стальные ножи и кастрюли – это предметы, изготавливаемые из сплава железа и углерода (C). Казалось бы, материал одинаковый, но разница видна невооруженным глазом. Действительно, несмотря на одинаковый состав, эти материалы имеют разные характеристики. Так чем отличается чугун от стали, и можно ли их идентифицировать в домашних условиях?

Основные характеристики сталей

Чтобы определить отличия чугуна и стали, следует рассмотреть каждый из этих металлов более подробно. Для получения определенных физических свойств в каждый из этих сплавов добавляется углерод. Он снижает пластичность и вязкость сплавов железа, делая их тверже и прочнее.

В стали содержание C не превышает 2,14%. Кроме него, туда добавляются легирующие компоненты в виде никеля, хрома, молибдена и пр. Их количество не должно превышать 53%.

Это соединение пластично, благодаря чему легко поддается обработке. Качество повышается в процессе закаливания. Кроме этого оно обладает высокой теплопроводностью. Температура плавления варьируется в пределах 1450°-1520°С.

Разновидности

Прежде чем рассматривать, чем отличается чугун от стали и их различия, следует изучить их характеристики. В зависимости от сферы применения, стальные соединения делятся на следующие типы:

конструкционные;
инструментальные.

Конструкционный тип соединений обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами. В зависимости от количества вредных примесей, выделяют следующие подтипы:

обыкновенный (содержание фтора и серы не превышает 0,05%);
качественный (менее 0,035%);
высококачественный (менее 0,025%);
особовысококачественный (менее 0,015%).

Конструкционные соединения применяются в строительстве и машиностроении. Из них изготавливают различные детали, механизмы, конструкции массового назначения.

Инструментальная сталь содержит более 0,7% углерода, с помощью которого удается придать ей высокую твердость и прочность. Эта разновидность идеально подходит для изготовления ножей, клинков и другого инструмента и делится еще на два подвида:

качественную, где содержание серы и фосфора не превышает 0,03%;
высококачественную, где эти показатели не превышают 0,02%.

Выпускается в листовом прокате, полосах, мотках проволоки и прутках различного сечения.

По содержанию С это соединение делится на следующие типы:

малоуглеродистое (содержание C не превышает 0,25%);
среднеуглеродистое (не более 0,55%);
высокоуглеродистое (не более 0,85%).

По содержанию легирующих компонентов материал делится на низколегированный, среднелегированный и высоколегированный.

Основные характеристики чугунных изделий

Теперь следует рассмотреть, чем отличается чугун от стали по составу и свойствам. Беря в руки чугунную сковороду, наверняка каждая хозяйка задавалась вопросом: «Чугун – это металл или нет?». Это металл, причем состоящий все из того же Fe и C. Только доля углерода в нем превышает 2,14%.

Читайте также:

Ультразвуковая стиральная машина

То есть чугун – это сплав железа с углеродом, который в нем содержится в виде цементита (карбида железа) или графита (минерала, являющегося одной из модификаций C). Именно эти вещества и определяют цвет готового изделия.

Температура плавления варьируется в пределах 1160°С-1250°С и находится в прямой зависимости от содержания C – чем больше этого вещества, тем ниже температура. Сравнительно низкая температура плавления повышает текучесть, ухудшая пластичность, повышая хрупкость и делая невозможной дальнейшую обработку.

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

Разновидности

В зависимости от формы и количества этих веществ, данное соединение подразделяется на несколько подвидов.

Белый. В состав этого материала входит цементит, который на изломе белый. Поэтому такой сплав имеет светлый цвет. Углерод в нем находится в связанном виде. А в зависимости от его количества данный материал делят на эвтектический (C не превышает 4,3%) и заэвтектический (C не превышаете 6,67%)

Из белых подтипов в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.

Серый. Здесь практически весь углеродистый компонент содержится в виде пластинчатого графита, придающего ему серый оттенок. В состав входит кремний и постоянные примеси в виде магния, фосфора и серы.

Ковкий. Получают в результате длительного отжига белого вида материала. В процессе данных манипуляций образуется графит. А свое название материал получил благодаря повышенной пластичности и вязкости. Ковкая разновидность очень прочная с высоким ударным сопротивлением. Из такого материала изготавливают детали для автотехники.

Высокопрочный. В структуре данного вида присутствует шаровидный графит, образующийся в процессе кристаллизации. В отличие от пластинчатого, шаровидный графит не сильно ослабляет металлическую основу, что улучшает прочность металла.

Предельный. Этот вид подвергается дальнейшей переработке и не используется в качестве самостоятельного металла.

Подведение итогов

Рассмотрев свойства чугуна и стали, можно приступать к подведению итогов. Различие заключается в содержании углерода в стали и чугуне (в первом сплаве его меньше, во втором – больше).

Стальные изделия обладают следующими характеристиками:

повышенной твердостью и прочностью;
высокой температурой плавления;
более высоким удельным весом;
легкостью обработки;
высокой теплопроводностью.

Теперь следует рассмотреть, какой металл чугун, и каковы его характеристики. К их числу относятся:

хрупкость;
более низкая температура плавления и удельный вес;
низкая теплопроводность;
невозможность обработки.

За счет высокого содержания углерода, все чугунные изделия изготавливаются методом литья. Этот металл не поддается сварке и ковке. В отличие от стальных предметов, они имеют серый цвет, а их поверхность матовая.

Стальные изделия светлые и блестящие. Стальные конструкции быстро нагреваются и остывают. Чугунные нагреваются очень медленно и долго сохраняют тепло.

Хотя в состав стали и чугуна входят аналогичные компоненты, их отличия очевидны. Это два разных металла, имеющие различные свойства и характеристики.

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.

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.

Чем чугун отличается от стали?

Продукция черной металлургии широко используется во многих отраслях народного хозяйства, а черный металл всегда востребован в строительстве и машиностроении. Металлургия уже давно успешно развивается, благодаря своему высокому техническому потенциалу. Наиболее часто применяются в производстве и в быту чугунные и стальные изделия.

Чугун и сталь оба относятся к группе черных металлов, эти материалы представляют собой уникальные по своим свойствам сплавы железа с углеродом. В чем отличия стали и чугуна, их главные свойства и характеристики?

Сталь и ее основные характеристики

Сталь представляет собой деформированный сплав железа с углеродом, которого всегда максимум до 2%, а также другие элементы. Углерод является важным компонентом, поскольку придает прочности сплавам железа, а также твердость, за счет этого снижается мягкость и пластичность. В сплав часто добавляются легирующие элементы, что в итоге дает легированную и высоколегированную сталь, когда в составе не менее 45% железа и не более 2% углерода, остальные 53% составляют добавки.

Сталь является важнейшим материалом во многих отраслях, ее применяют в строительстве и по мере роста технико-экономического уровня страны, растут и масштабы производства стали. В давние времена мастера для получения литой стали применяли тигельную плавку и такой процесс был малопроизводительным и трудоемким, но сталь отличалась высокими качествами.

Со временем процессы получения стали менялись, на смену тигельному пришли бессемеровский и мартеновский метод получения стали, что дало возможность наладить массовое производство литой стали. Затем стали выплавлять сталь в электрических печах, после чего был внедрен кислородно-конверторный процесс, он позволил получать особо чистый металл. От количества и видов связующих компонентов сталь может быть:

Низколегированной
Среднелегированной
Высоколегированной

В зависимости от содержания углерода она бывает:

Низкоуглеродистой
Среднеуглеродистой
Высокоуглеродистой.

В состав металла часто входят неметаллические соединения — оксиды, фосфиды, сульфиды, их содержание отличается на качестве стали, существует определенная классификация качества.

Плотность стали составляет 7700-7900 кг/м 3 , а общие характеристики стали складываются из таких показателей, как — прочность, твердость, износостойкость и пригодность для обработки различного вида. По сравнению с чугуном сталь обладает большей пластичностью, прочностью и твердостью. Благодаря пластичности она легко поддается обработке, сталь отличается более высокой теплопроводностью, а ее качество повышается за счет закаливания.

Такие элементы, как никель, хром и молибден являются легирующими компонентами, каждый из них придает стали свои характеристики. Благодаря хрому сталь становится более прочной и твердой, повышается ее износостойкость. Никель также придает прочности, а также вязкости и твердости, повышает ее антикоррозийные свойства и прокаливаемость. Кремний снижает вязкость, а марганец улучшает качества свариваемости и прокаливания.

Все существующие виды стали имеют температуру плавления от 1450 до 1520 о С и представляют собой прочные износостойкие и стойкие к деформации сплавы металла.

Чугун и его основные характеристики

Основу производства чугуна также составляет железо и углерод, но в отличие от стали углерода в нем больше, а также других примесей в виде легирующих металлов. Он отличается хрупкостью и разрушается без видимой деформации. Углерод здесь выступает графитом или цементитом и за счет содержания других элементов чугун делится на следующие разновидности:

Белый — где лидирует в большинстве цементит, этот материал на изломе имеет белый цвет. Данный компонент отличается хрупкостью и одновременно твердостью. Он легок в обработке, что придает ковкость чугуну.
Серый — в этой разновидности большую долю составляет графит, за счет чего чугун получается пластичным. Готовый чугун имеет небольшую температуру плавления, отличается мягкостью, его легче резать.
Ковкий — достигается методом обжига белого чугуна, его томят в специальных нагревательных печах при температуре в 950-1000 о С. Присущая белому чугуну твердость и хрупкость снижаются, он не куется, а только становится более пластичным.
Высокопрочный сплав чугуна — в нем содержится шаровидный графит, который образуется в ходе кристаллизации.

Температура плавления чугуна зависит от содержания в нем углерода, чем его больше в составе сплава, тем меньше температура, а также повышается его текучесть при нагреве. Это делает металл непластичными жидкотекучим, а также хрупким и трудно поддающимся обработке. Его температура плавления составляет от 1160 до 1250 о С.

Антикоррозийные свойства у чугуна выше, поскольку он подвергается сухой ржавчине в процессе использования, это называется химическая коррозия. Влажная коррозия также воздействует на чугун медленней, чем на сталь. Эти качества привели к тому, что было совершено открытие в металлургии — начали выплавлять сталь с высоким содержанием хрома. Отсюда и появилась нержавеющая сталь.

Делаем вывод

Исходя их многочисленных характеристик, можно сказать следующее о чугуне и стали, в чем их отличие:

Сталь является более прочной и твердой, чем чугун.
Сталь имеет более высокую температуру плавления, она тяжелей.
Более низкий процент содержания углерода в стали делает ее легкой в обработке, ее проще резать, ковать и варить.
По этой причине изделия из чугуна можно отлить, а стальные сварить или сделать кованными.
Стальные изделия менее пористые, чем чугунные, поэтому они обладают большей теплопроводностью.
По цвету они также отличаются, сталь светлая и блестит, а чугун более темный с матовой поверхностью.
Стоимость на сталь всегда выше чугунных материалов.

Можно сделать вывод, что сталь и чугун объединяет содержание в них углерода и железа, но их характеристики отличаются и каждый из сплавов имеет свои особенности.

Пошаговая инструкция по изготовлению преобразователя ржавчины своими руками

Средства, имеющие название «Преобразователь ржавчины» помогают решить проблему коррозии металлических изделий.

На сегодняшний день в продаже имеется широкий ассортимент такой химии. Однако вопрос самостоятельного изготовления антиржавчины интересует многих.

Решив использовать самодельный преобразователь, необходимо соблюдать рецепт и технологию его применения. При этом стоит помнить обо всех плюсах и минусах такого средства, а также мерах предосторожности при использовании.

О том, как в домашних условиях сделать преобразователь ржавчины своими руками, расскажем в статье.

Можно ли сделать в домашних условиях?

Назначение любого преобразователя ржавчины – это превращение оксидов железа в инертные соединения, которые образуют гидрофобную пленку на поверхности металла.

Для того, чтобы достичь этой цели, производители подбирают определенный химический состав. У каждой фирмы есть свои секретные нюансы, которые она старается не разглашать, чтобы не провоцировать создание подделок.

Кроме этого преобразователь может включать:

таннины (преобразуют оксиды железа в нейтральные таннатные комплексы);
соединения цинка (после реакции с ортофосфорной кислотой формирует защитный слой);
ингибиторы коррозии (образуют дополнительную пленку, замедляя процесс коррозии).

В домашних условиях несложно найти аналоги главных действующих веществ и приготовить простой, но эффективный преобразователь. Его готовят из меньшего числа компонентов путем обычного смешивания в емкости.

Плюсы и минусы самодельного средства

Средство «Антиржавчина», сделанное своими руками, обладает рядом достоинств. Однако оно не может полностью заменить профессиональные преобразователи. Из-за имеющихся минусов многие пользователи отдают предпочтение готовой магазинной химии. Для объективной оценки необходимо рассмотреть и плюсы, и минусы.

Самодельный состав ценится за то, что он:

Не токсичен для человека, так как состоит из безвредных веществ.
Не требует очень сложной и длительной технологии изготовления.
Обладает простой и понятной инструкцией по применению.
Помогает добиться удаления ржавчины и защиты покрытия.
Обходится гораздо дешевле, чем брендовые аналоги.

Недостатки самодельного преобразователя делают его применение ограниченным и снижают популярность среди автомобилистов, хозяек и мастеров производств.

Слабыми местами домашнего модификатора коррозии являются:

Необходимость поиска удобной емкости и способа нанесения.
Возможность применения лишь при тонком налете ржавчины.
Более низкая эффективность по сравнению со спецсредствами.
Необходимость обязательного покрытия изделия краской или лаком.

Как изготовить, что входит в состав?

В составе любого преобразователя должны быть два главных вещества, которые вступают в реакцию и образуют защитную пленку на поверхности металла.

Пошаговый алгоритм изготовления домашнего преобразователя следующий:

в 1 литр воды добавляют 1,3-1,5 литра лимонной кислоты;
размешивают раствор для равномерного распределения кислоты;
добавляют в лимонную жидкость 15 г пищевой соды, перемешивают;
дождаются окончания химической реакции (это около 40 минут);
переливают преобразователь в удобный для использования флакон.

Лимонную кислоту можно заменить в рецепте на щавелевую. Технология приготовления антиржавчины с этой органической кислотой не меняется.

Как использовать?

Учитывая общие рекомендации по использованию модификаторов ржавчины, особенности самодельного средства и его степень активности, инструкция по применению выглядит следующим образом:

Поверхность ржавого металла очищают от грязи и пыли, при необходимости используют моющее средство.
Если коррозионный слой толстый (более 100 мкм), удаляют его наждачной бумагой или металлической щеткой.
Проверяют качество зачистки, проведя по участку обработки рукой. Если поверхность шероховатая, подправляют наждачкой.
Тканевую салфетку или ветошь обильно смачивают в приготовленном преобразователе и накладывают на место зачистки.
Дают раствору прореагировать четверть часа, не поднимая смоченной ткани с участка обработки.
После полной просушки на поверхность наносят грунтовочный состав и покрывают краской или лаком.

Меры предосторожности

Несмотря на низкую токсичность применяемых в рецепте веществ, при обработке изделий необходимо помнить о мерах предосторожности. Раствор не должен попадать на слизистые и кожу рук.

Поэтому при использовании преобразователя необходимо надевать резиновые перчатки. Очистку желательно проводить на свежем воздухе или в проветриваемом помещении.

Дополнительные советы

Накопленный опыт пользователей и рекомендации специалистов могут помочь более быстро и качественно справиться с ржавчиной на металлических изделиях.

Используя домашний состав, стоит помнить:

В зависимости от степени коррозии для удаления ржавых наслоений целесообразно использовать более мощные инструменты: болгарку, пескоструйные устройства.
При использовании разных способов механической очистки ржавчины сначала применяют крупнозернистые образцы, постепенно переходя на тонкую мелкозернистую наждачную бумагу.
Перед применением модификатора его необходимо взболтать или перемешать, чтобы создать равномерное распределение действующих веществ по объему.
Емкость, в которой смешивают ингредиенты, должна быть стеклянной, эмалированной, керамической. Не рекомендуется использовать алюминиевую посуду.
Для удобного нанесения средства можно использовать не только матерчатые салфетки или ветошь, но и пульверизатор. Он помогает в тех случаях, когда контакт с проблемным участком невозможен.
Каждый наносимый слой (антиржавчины, грунтовки) должен хорошо просушиваться. В противном случае он смывается последующим слоем и становится неэффективным.

Все самое важное и полезное о преобразователях ржавчины найдете в этом разделе.

Заключение

Если появилось желание найти более дешевую альтернативу профессиональным многокомпонентным преобразователям ржавчины, то выручит рецепт самодельного аналога.

Его приготовление не требует много времени и глубоких знаний химии, а применение во многом совпадает со стандартной схемой использования преобразователей. Чтобы оценить эффективность и долговременность результата, стоит опробовать средство на практике.

Преобразователь ржавчины для металлических конструкций

Вопросы защиты металла от коррозии беспокоили людей задолго до нашего времени. Около двух тысяч лет назад наши предки использовали свинцовые белила, гипс для защиты железных шляпок гвоздей от ржавчины. С тех пор производство и применение металла многократно увеличилось, накоплены обширные знания и исследования о природе коррозии и методах борьбы с ней. И если всего лишь несколько десятков лет назад об антикоррозийных способах обработки мог знать и использовать только узкоспециализированный круг людей, то сейчас некоторые из этих методик доступны любому потребителю. Для подготовки металлических поверхностей к покраске или ремонта ранее окрашенных деталей со следами коррозии, используют преобразователь ржавчины для металлоконструкций.

О коррозии металлов

Самым известным процессом разрушения металлического железа является электрохимическая коррозия. Взаимодействие между железом и окружающей электролитически проводящей средой приводит к образованию гидратированного оксида железа или ржавчины. Происходит это вследствие стремления произведенного из руды металла вернуться в более устойчивое состояние с меньшей энергией.

Электрохимическая коррозия в действии

Общепризнанный механизм данного вида коррозии объясняется законами электрохимической кинетики и характеризуется скоростью электродных процессов – анодного и катодного. При контакте металлических поверхностей с растворами электролитов происходит переход ионов железа в раствор (анодный процесс) с последующим выделением их на поверхности металла в виде нейтральных частиц (катодный процесс).

Наиболее распространено разрушение металлов под влиянием атмосферы, так как 80% металлоконструкций находятся на открытом воздухе. Воздействие воды, адсорбирующейся из воздуха (влияние влажности воздуха), и кислорода, проникающего на границу металл-вода, создают условия для электрохимической коррозии. Дополнительными факторами, усиливающие действие разрушения, становятся агрессивные газы и механические загрязнения. Таким образом, в промышленных районах с высокой влажностью скорость коррозии выше.

Преобразователь ржавчины: состав и применение

Применение модификаторов коррозии

Преобразователь ржавчины для металлоконструкций из стали представляет собой специальный состав, предназначенный для превращения коррозийного слоя в легко очищаемую рыхлую поверхность либо в грунтовочное покрытие под последующую окраску лакокрасочными материалами. Применяется в ситуациях, когда невозможно использование других методов (механических и физико-химических) удаления ржавчины. Рекомендованная толщина ржавчины, подлежащей действию модификаторов, не должна превышать 100 мкм, однако некоторые гелевые растворы могут справляться и с большей толщиной. Покрывные лакокрасочные материалы должны обладать высокой адгезивной способностью к преобразованному слою и не вступать с ним в электрохимическую реакцию.

Преобразователи продуктов коррозии условно подразделяются:

По составу – однокомпонентные и многокомпонентные, кислотные и нейтральные, пленкообразующие.
По результату действия – может использоваться как грунтовка или преобразованный слой подлежит удалению.
По консистенции – пастообразные, гелевые или жидкие.

Компоненты составов преобразователя ржавчины:

Ортофосфорная кислота входит почти во все средства для удаления и преобразования ржавчины. Образует защитный слой нерастворимой в воде фосфатной пленки, состав которой способствует повышенной адгезии лакокрасочных материалов. В случае нарушения целостности лакокрасочной пленки и фосфатного слоя, распространение коррозии локализуется на поврежденном участке. Фосфорная кислота слабо воздействует на окалину, негидратированные оксиды (магнетит, гематит и другие). Однокомпонентные составы требуют смывки перед покраской. Фосфорная кислота используется как основной компонент при изготовлении преобразователя ржавчины своими руками.
Таннин (оксикарбоновые кислоты). Преобразует оксид железа в таннатные комплексы, прочно сцепляющие на молекулярном уровне частицы ржавчины между собой и с чистым слоем металла. Кроме того, таннин обладает ингибирующими свойствами. Модификаторы, использующие за основу растительные танины, называют нейтральными.
Монофосфат цинка вместе с фосфорной кислотой образуют цинкофосфатный слой. Цинк обладает защитной функцией, потому что имеет более положительный электродный потенциал, чем железо, из-за чего активнее железа вступает в электрохимическую реакцию с электролитами.
Адсорбционные и пассивирующие ингибиторы коррозии предназначены для замедления коррозийных процессов. Процесс пассивирования происходит с помощью веществ, обладающих окислительными свойствами. Защитная пленка с содержанием пассивирующего состава (наиболее популярно применение хроматов) смещает потенциал коррозии в положительную сторону, что замедляет разрушения металла. Адсорбционные ингибиторы – поверхностно-активные вещества, которые образуют дополнительную пленку на оксидном слое, повышая сопротивляемость процессу коррозии.
Водные составы могут содержать дисперсии пленкообразующих веществ (алкидные, эпоксидные и другие).

Лучшие преобразователи ржавчины

Преобразователь ржавчины Цинкарь

Преобразователь ржавчины Цинкарь, инструкция по применению

Цинкарь относится к многосоставным модификаторам ржавчины на основе ортофосфорной кислоты с соединениями солей цинка и марганца.

Предварительно очистить поверхность от жировых загрязнений, затем удалить отслаивающуюся ржавчину с помощью болгарки, шлифовальной шкурки и щётки.
Обработать участок преобразователем ржавчины с помощью кисти, валика или краскопульта. Не допускается попадание влаги на поверхность во время обработки и действия раствора. При работе использовать защитные средства – перчатки, респиратор, очки.
Если после высыхания, преобразованный слой имеет неоднородный и рыхлый вид с рыжими пятнами, то следует повторить первые два пункта до получения однородного плотного слоя серого цвета
Перед покраской поверхность протереть ветошью, удалить остатки пыли и ржавчины щеткой, при необходимости просушить феном.

Успешность применения модификаторов ржавчины зависит от равномерности и однородности слоя продуктов коррозии, их фазового состава. Разная цена и схожие рецептуры у преобразователей ржавчины в грунт с цинком — Химик, Панцирь, Кольчуга.

Нейтральный преобразователь ржавчины ИФХАН 58Р

Основа данного модификатора состоит растительных танинов с ингибиторами и функциональными присадками, без минеральных кислот. Преобразует ржавый слой в черный грунтовочный. Допускается использование в качестве самостоятельного покрытия, при отсутствии прямого воздействия атмосферных осадков. Применяется для подготовки стальных металлоконструкций, труб и арматуры к бетонированию и покраске.

Видео: как работает преобразователь ржавчины в грунт

Для восстановления кузова автомобиля, ремонта днища, стоек, арок и дисков используют импортные аэрозольные преобразователи ржавчины для авто – Hi Gear, Sonax, Permatex. Прекрасные отзывы получает модификатор Полиформ Красный, который может использоваться и для расклинивания заржавевших резьбовых соединений.

Преобразователь ржавчины или как готовить голую сталь к покраске.

Продолжим наши химические опыты.
Как известно при производстве автомобилей кузов после сварочных работ фосфатируется или цинкофосфатируется или цинкуется, а затем грунтуется катофорезным грунтом что в сумме обеспечивает очень хорошую защиту от коррозии.

К сожалению такие технологии при локальном или капитальном кузовном ремонте или реставрации нам не доступны ввиду необходимости наличия весьма специфической производственной базы.
А хочется:
Во-первых максимально убрать очаги коррозии, особенно в капилярных и трещинообразных очагах.
Во вторых создать качественную основу для нанесения ЛКП.

Технологии с использованием электрохимических и горячих процессов я отбросил для себя сразу ввиду сложности и объемности. Мелочь еще можно сделать, а вот кузов автомобиля или отдельные детали — уже сложнее.
Пробовал и испытывал различные покупные средства типа преобразователей ржавчины — но они меня тоже особо не впечатлили.

И вот однажды я обнаружил интересный документ времен СССР : УДК 621.315.66:667.673(083.96) ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ОКРАСКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОПОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ РЖАВЧИНЫ.
Она есть в Интернете (например, тут: base.consultant.ru/cons/c…?req=doc;base=ESU;n=14567), так что публиковать ее не буду.
И решил эту технологию испытать. И испытал.
Скажу сразу, что этот способ мне понравился.
1. Простота и доступность реактивов. Невысокая цена.
2. Простота процесса обработки и прогнозируемость результата.
3. Высокое качество покрытия.

Самое интересное, как я исполняю вышеуказанную инструкцию. Итак, пошагово:

1. Дерем, грызем и сцарапываем или смываем старое ЛКП. Смело применяем химию и прочую гадость. И даже пескоструйку, хотя обработку кварцевым песком считаю недоспустимым в кузовном ремонте, но об этом позже — будет отдельная публикация.
2. Моем деталь водой с фэйри. Вытираем насухо. Проливаем кипятком/горячей водой. Вытираем насухо.
3. Преобразователь ржавчины (тот что по рецепту приготовили) наливаем в посудину типа миска.
4. Макаем в него красный скотчбрайт (есстественно в резиновых перчатках — хотя бы в начале) и тщательно разматовываем обрабатываемую деталь. В процессе преобразователь становится грязным, почти черным. За одно макание обрабатываю площадь см 40х40.
5. Обработанный участок протираем салфеткой насухо.
6. П.п. 4 и 5 по всей детали.

7. На следующий день (если тмпература выше 10 градусов) или через 2-3 дня если температура ниже повторяем процедуру по п.п. 4, 5 и 6.

8. Еще 1-2 раза делаем п.7.

Ждем “…неделю. Не меньше!”
Проверяем уровень кислотности обработанной поверхности лакмусовой бумагой. Это тоже описано в “Инструкции…”). Если кислотности нет — можно красить.

Выглядеть это будет приблизительно так:

Полученное цинкофосфатное покрытие я грунтую так:
Обезжирка антисиликоном — куда ж без нее…
1. ОООООчень тонкий слой кислотного травящего грунта.
2. Через сутки тест на кислотность согласно “Инструкции…”
3. Если кислотность повышенная — промываю деталь слабым раствором аммиака и дистиллированной водой. Сразу сушим.
4. Продуваем сжатым воздухом.
5. 1,5 слоя эпоксидного грунта.
6. Полная сушка — двое суток в нормальных условиях.
7. Разматовываем Р240. Но не до протиров
8. ОООООчень тонкий прозрачный слой эпоксидного грунта — сушка в нормальных условиях 12 часов.
9. Не позже 24 часов после операции п.8. 1-2-3 слоя полиуретанового грунта.

После такой подготовки покраска мокрым по мокрому, как понимаете, не актуальна. Наличие двух, контрастных по цвету, грунтов помогает избежать протиров при последующих шлифовках и разматовках.

О шпатлевании не писал сознательно. О шпатлевании отдельно…