Сталь против чугуна: разница и сравнение

Сталь и чугун различаются по составу и свойствам. Сталь, в основном сплав железа и углерода, прочнее, пластичнее и имеет более высокий предел прочности по сравнению с чугуном. Чугун, известный своим высоким содержанием углерода, хрупкий и более склонен к растрескиванию, но превосходно сохраняет тепло и даже нагревается, что делает его пригодным для приготовления пищи.

Основные выводы

1. Сталь — это сплав железа и углерода, а чугун — прочный и хрупкий сплав железа, углерода и кремния.
2. Сталь более ковкая и пластичная, чем чугун, который более жесткий и хрупкий.
3. Сталь используется в строительстве, автомобилестроении и обрабатывающей промышленности, а чугун используется для изготовления посуды, труб и блоков двигателей.

Сталь против чугуна

Разница между сталью и чугуном заключается в содержании в них углерода. Железо — это элемент, тогда как сталь — это просто побочный продукт железа. Чугун содержит более 2% углерода, а сталь только 0.1-0.5%. Возможно, вы знаете, что чем больше содержание углерода, тем выше ковкость железа.

Наличие углерода в железе более 4% делает чугун чугунным, тогда как сталь содержит менее 2% углерода. Итак, основное различие между ними заключается в наличии углерода.

Сравнительная таблица

Сталь против чугуна: сравнительная таблица

Особенность	Сталь	Чугун
Состав материала	В основном железо с различным количеством углерода (менее 2%) и других элементов.	В первую очередь железо с более высоким содержанием углерода (более 2%).
Производственный процесс	Формируется путем прокатки, ковки или экструзии в расплавленном или твердом состоянии.	Расплавленный чугун заливают в форму и дают ему затвердеть.
Вес	Легкий вес	Тяжелый вес
тягучесть	Более податливый (может легко принимать форму)	Менее податливый (хрупкий)
тягучесть	Более пластичный (можно тянуть в проволоку)	Менее пластичный
Предел прочности на разрыв	Более высокая прочность на растяжение (сопротивление тянущему усилию)	Более низкая прочность на растяжение
Прочность на сжатие	Более низкая прочность на сжатие (сопротивление раздавливающей силе)	Более высокая прочность на сжатие
Устойчивость к коррозии	Как правило, менее устойчив к коррозии (если не обработан).	Более устойчивый к коррозии
Machinability	Легче обрабатывать и работать	Сложнее обрабатывать и работать
Цена	Как правило, дешевле	Как правило, сырье дешевле, но стоимость конечного продукта может быть выше из-за необходимости механической обработки.
Приложения	Строительство, машины, инструменты, транспортные средства, бытовая техника	Блоки двигателя, посуда, трубы, клапаны, гири.

Что такое сталь?

Сталь — универсальный и широко используемый материал в различных отраслях промышленности, известный своей исключительной прочностью, долговечностью и податливостью. В первую очередь это сплав железа и углерода, в который в различных пропорциях добавляются другие элементы для улучшения его свойств. В следующих разделах представлено подробное исследование стали, включая ее состав, типы, свойства и общие области применения.

Состав стали

Основной состав стали включает железо и углерод в количестве от 0.2% до 2.1% по весу. Содержание углерода влияет на твердость и прочность материала. Помимо железа и углерода, для изменения характеристик стали могут быть добавлены различные легирующие элементы. Общие легирующие элементы включают марганец, хром, никель и молибден.

Типы стали

1. Углеродистая сталь:
   • Содержит в основном железо и углерод.
   • В зависимости от содержания углерода классифицируют стали на низко-, средне- и высокоуглеродистые.
   • Широко используется в строительстве, производстве и инфраструктуре.
2. Сплав стали:
   • Включает дополнительные легирующие элементы для улучшения свойств.
   • Обладает повышенной прочностью, твердостью и устойчивостью к коррозии.
   • Обычно используется в автомобильных компонентах и ​​оборудовании.
3. Нержавеющая сталь:
   • Содержит железо, хром, никель и другие элементы.
   • Известен своей коррозионной стойкостью и жаропрочностью.
   • Широко используется в кухонной технике, столовых приборах и промышленности.
4. Инструментальная сталь:
   • Предназначен для инструментального производства благодаря высокой твердости и износостойкости.
   • Включает вольфрам, молибден и ванадий.
   • Обычно используется для режущих инструментов и форм.

Свойства стали

1. Прочность:
   • Высокая прочность на разрыв, что делает его пригодным для применения в конструкциях.
   • Варьируется в зависимости от легирующих элементов и термической обработки.
2. Прочность:
   • Обладает превосходной долговечностью и может выдерживать суровые условия.
   • Устойчив к деформации и сохраняет структурную целостность.
3. Пластичность и пластичность:
   • Можно формовать и формовать без потери прочности.
   • Позволяет осуществлять различные производственные процессы, включая ковку и прокатку.
4. Проводимость:
   • Хорошая электро- и теплопроводность.
   • Используется в электропроводке и теплообменниках.
5. Устойчивость к коррозии:
   • Варианты из нержавеющей стали устойчивы к коррозии в различных средах.
   • Идеально подходит для применений, где преобладает воздействие влаги или агрессивных веществ.

Применение стали

1. Строительство:
   • Структурные каркасы зданий, мостов и инфраструктуры.
   • Арматурные стержни в бетоне.
2. Транспорт:
   • Автомобильные компоненты, включая детали шасси и кузова.
   • Судостроение отличается долговечностью в морской среде.
3. Производство:
   • Машины и оборудование в различных отраслях промышленности.
   • Инструменты и режущие приспособления.
4. Потребительские товары:
   • Кухонная техника и посуда.
   • Столовые приборы и посуда.
5. Энергетический сектор:
   • Нефтегазопроводы.
   • Ветровые турбины и башни электропередачи.

Что такое чугун?

Чугун – широко используемый материал, известный своей исключительной прочностью и долговечностью. Это сплав железа, в основном состоящий из железа, углерода и кремния с небольшим количеством других элементов. Этот материал веками использовался в различных целях благодаря своим замечательным свойствам.

Состав

Железо (Fe)

Основным компонентом чугуна является железо, составляющее значительную часть сплава. Содержание железа способствует общей прочности и ударной вязкости материала.

Углерод (С)

Углерод является важнейшим элементом чугуна, присутствующим в больших количествах по сравнению с другими типами железа и стали. Содержание углерода может составлять от 2% до 4%, что влияет на твердость и хрупкость чугуна.

Силикон (Si)

Кремний — еще один важный элемент, содержащийся в чугуне. Он повышает текучесть в процессе литья и способствует устойчивости сплава к коррозии.

Прочие элементы

Могут присутствовать следовые количества других элементов, таких как марганец, сера и фосфор, влияющих на определенные свойства, такие как обрабатываемость и характеристики литья.

Типы чугуна

Серое железо

Серый чугун – самый распространенный вид чугуна. Его название происходит от серого цвета изломанной поверхности. Высокое содержание углерода в сером чугуне обеспечивает отличные литейные свойства и хорошую обрабатываемость.

Белое железо

Белое железо имеет более высокое содержание углерода, что приводит к белой кристаллической поверхности излома. Он чрезвычайно твердый и износостойкий, что делает его пригодным для применений, требующих высокой стойкости к истиранию, например, при производстве мелющих шаров и вкладышей.

ВЧШГ

Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом или чугун с шаровидным графитом, содержит небольшое количество магния. Это дополнение изменяет структуру графита, обеспечивая улучшенную пластичность и ударную вязкость по сравнению с серым чугуном.

Ковкое железо

Ковкий чугун получают путем термической обработки белого железа. Этот процесс придает материалу пластичность, позволяя ему сгибаться и формироваться без разрушения. Он используется в приложениях, требующих сложных и сложных форм.

НЕДВИЖИМОСТИ

Силы

Чугун обладает высокой прочностью на сжатие, что делает его пригодным для применений, в которых материал подвергается большим нагрузкам или давлению.

Твердость

В зависимости от типа чугуна он может варьироваться от относительно мягкого в сером чугуне до чрезвычайно твердого в белом чугуне, что обеспечивает универсальность для различных применений.

Износостойкость

Наличие углерода и других легирующих элементов повышает износостойкость чугуна, что делает его идеальным для деталей, подверженных трению и истиранию.

Теплопроводность

Чугун обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет ему эффективно рассеивать тепло. Это свойство является преимуществом в приложениях, где управление температурным режимом имеет решающее значение.

Приложения

Чугун находит применение в различных отраслях промышленности, включая автомобилестроение, строительство и производство. Обычное использование включает блоки двигателей, трубы, кухонную посуду и архитектурные элементы.

Основные различия между сталью и чугуном

Сталь:

1. Состав:
   • В основном состоит из железа и углерода, а также других легирующих элементов, таких как марганец, хром, никель и другие.
2. Содержание углерода:
   • Обычно имеет более низкое содержание углерода по сравнению с чугуном, от 0.2% до 2.1%.
3. Прочность:
   • Он прочнее и долговечнее чугуна.
4. Пластичность:
   • Более пластичный и податливый, что обеспечивает более широкий спектр применения и формования.
5. Вес:
   • Обычно легче чугуна, что делает его более подходящим для применений, где вес имеет значение.
6. Термообработка:
   • Может подвергаться термической обработке для повышения твердости и прочности.
7. Устойчивость к коррозии:
   • Обычно более устойчив к коррозии, чем чугун, особенно при легировании такими элементами, как хром.
8. Обрабатываемость:
   • Легче обрабатываться из-за его более мягкой природы.
9. Применение:
   • Широко используется в строительстве, автомобилестроении, аэрокосмической и других отраслях промышленности.

Чугун:

1. Состав:
   • В основном состоит из железа, углерода и кремния, с более высоким содержанием углерода по сравнению со сталью.
2. Содержание углерода:
   • Более высокое содержание углерода, от 2.1% до 4%.
3. Прочность:
   • Хрупок по сравнению со сталью, но все же может быть прочным при сжатии.
4. Пластичность:
   • Менее пластичен и более хрупок, что ограничивает его применение.
5. Вес:
   • Обычно тяжелее стали, что делает его пригодным для применений, где вес не имеет первостепенного значения.
6. Термообработка:
   • Ограниченная термообработка; его сложнее подвергать термообработке по сравнению со сталью.
7. Устойчивость к коррозии:
   • Склонен к коррозии, особенно если он не покрыт и не обработан.
8. Обрабатываемость:
   • Его труднее обрабатывать из-за его твердости и хрупкости.
9. Применение:
   • Обычно используется для изготовления посуды, труб, блоков двигателей и компонентов, где его твердость и сохранение тепла выгодны.

Рекомендации

1. https://books.google.com/books?hl=en&lr=lang_en&id=6ZgvRtOvMvUC&oi=fnd&pg=PA3&dq=steel+and+cast+iron&ots=10OOb9aYW-&sig=nl2qY9aodRyolCcQs4OSahpYxLs
2. https://meridian.allenpress.com/corrosion/article-abstract/14/6/43/157351