Чугун и сталь: различия. Чугун сталь
Чугун и сталь: различия
Два важных отличия чугунов от сталей с высоким содержанием углерода:1) при нагреве чугун не превращается в 100 %-ный аустенит;2) избыточная фаза в аустените чугуна – это графит, а в стали — цементит.
Кристаллизация стали при содержании углерода менее 2,1 %
Чтобы понять первое отличие чугуна от стали, рассмотрим еще раз затвердевание железоуглеродистого сплава с содержанием углерода 1,8 % (рисунок 1). При затвердевании этой стали жидкость в междендритной области кристаллизуется последней и при снижении температуры до 1148 ºС содержание углерода в ней возрастает до 4,3 % . При этом из жидкости образуется эвтектическая смесь аустенита и цементита Fe3C. Однако при охлаждении до 1100 ºС этот цементит может растворяться в дендридах аустенита. Поэтому при медленном охлаждении до этой температуры 1100 ºС в стали может образовываться стопроцентно однофазный аустенит (см. кружок на рисунке 1).
Рисунок 1 – Железоуглеродистый сплав с содержанием углерода 1,8 %на фазовой диаграмме железо-углерод.
Кристаллизация стали при содержании углерода более 2,1 %
Если же, однако, содержание углерода в исходном сплаве поднять выше, чем 2,1 % — например, 2,5 % — то уже нет возможности получить полностью однофазный аустенит без частиц цементита. Сплав с содержанием углерода 2,5 % при охлаждении до 1100 ºС находится в двухфазной области фазовой диаграммы на рисунке 2 и состоит из смеси аустенита и цементита Fe3C (см. кружок на рисунке 2). Как и чугун этот сплав нельзя превратить нагревом до точки плавления 1148 ºС в 100 %-ный аустенит.
Графит в чугунах
Графит является кристаллической формой чистого углерода, который очень мягок и легко разрушается. Его присутствие в железе обычно ведет к резкому снижению вязкости в серых чугунах, но не в чугунах с шаровидным графитом.
Диаграмма на рисунке 1 не является, строго говоря, равновесной диаграммой и более того, ее правильно называть диаграммой железо-цементит, так она предсказывает, что при большом содержании углерода в аустените образуется именно цементит. Существует еще одна фазовая диаграмма – диаграмма железо-графит, которая по-настоящему является равновесной.
Фазовая диаграмма железо-графит-цементит
Рисунок 2 показывает наложение двух этих диаграмм. Пунктирными линиями представлена диаграмма железо-графит. Заметим, что если эвтектика железо-цементит происходит при температуре 1148 ºС, то эвтектика железо-графит – при 1154 ºС, то есть на 6 градусов выше. Это означает, что: 1) в интервале температур от 1149 до 1154 ºС из жидкого раствора углерода в железо возможно образование графита и 2) графит является более устойчивой фазой. Поэтому в железоуглеродистых сплавах цементит Fe3C является метастабильной фазой.
Рисунок 2 – Комбинированная фазовая диаграммажелезо-графит и железо-цементит
При охлаждении чистого высокоуглеродистого аустенита графитная фаза может образовываться при более высокой температуре (линия Аgr), чем цементитная фаза (линия Аcm). В сталях образование графита бывает редко – первом всегда формируется метастабильный цементит, особенно при наличии в стали карбидообразущих элементов, таких как хром. Движение атомов для образования графита – из жидкости или из аустенита более сложно, чем для образования метастабильного цементита. Поэтому метастабильный цементит образуется первым и является устойчивым для большинства промышленных изделий.
Графитизация стали и графит в чугуне
Графит имеет возможность образовываться и в сталях – в этом случае сталь называют графитизированной. Графитизация в стали иногда случается, если ее держат при высоких температурах месяцы и годы. Так, например, происходит на стальных паропроводах. В целом образование графита в сталях не имеет практического значения, но является очень важным для термической обработки чугунов.
Источник: John D. Verhoeven, Steel Metallurgy for Non-Metallurgists, 2007
steel-guide.ru
Сталь и чугун
Категория: Выбор стройматериалов
Сталь и чугун
Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на черные и цветные. Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяются на чугун и сталь.
Чугун — железоуглеродистый сплав с содержанием углерода более 2%. В зависимости от назначения чугуны выпускают литейные, передельные и специальные. Литейные чугуны используются Для отливки различных строительных изделий, а передельные — для изготовления стали.
Сталь — железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 1%. По химическому составу стали делятся на две группы: углеродистые и легированные.
Углеродистые стали по содержанию углерода (%) разделяют на низкоуглеродистые — до 0,25, среднеуглеродистые — до 0,6, высокоуглеродистые — более 0,6.
Для повышения качества стали в сплавы добавляют различные легирующие вещества: кремний — С, марганец — Г, хром — X, молибден-—М, вольфрам — В, алюминий — Ю, медь — Д, кобальт—К. В зависимости от суммарного содержания легирующих добазок стали бывают низколегированные с содержанием добавок до 2,5%, среднелегированные — до 10% и высоколегированные— более 10%. Введением легирующих добавок в сплав железа и углерода в большом количестве получают нержавеющие стали.
Стали делятся на три группы и семь классов, различающихся по механическим свойствам при растяжении. В каждый класс входит несколько марок стали, отражающих химический состав. Например, сталь марки 15ХССНД — содержание углерода 0,15%; хрома, кремния, никеля и меди — по 1% каждого. Сталь марки 10Г2С содержит 0,1% углерода, 2% марганца и 1°/о кремния.
Металлургические заводы выпускают прокат различного профиля: листовой, угловой, в виде швелера, двутавра и др. Кроме проката в строительстве широко применяют гнутые из тонколистовой стали сварные профили и трубы.
По способам изготовления арматурную сталь выпускают горячекатаную, стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая и проволочная арматура бывает гладкой и периодического профиля. Стержневую арматуру различают: горячекатаную, не подвергающуюся после проката упрочняющей обработке, классов AI, All, Alii, AIV, AV; термически упрочненную — после проката подвергают упрочняющей технической обработке; классов AtIV, AtV, AtVI и AtVII; упрочненную вытяжкой в холодном состоянии, классов AI1B, АШВ.
Холоднотянутая проволочная арматура представлена арматурной проволокой обыкновенной гладкой класса AB-I и периодического профиля класса Вр-I, высокопрочной гладкой класса B-II периодического профиля класса Вр-11. Выпускают также витую проволочную арматуру — арматурные канаты классов К-7 и К-19. В зависимости от условий применения арматура бывает ненапряженная и напряженная.
Чугунные строительные изделия изготавливают из обыкновенного и высокопрочного серого чугуна с пределом прочности при растяжении 120—380 10 кг/см2 и при сжатии 500—1200 10 кг/см2. К наиболее распространенным строительным изделиям из чугуна относят: люки колодцев; трубы водопроводные и канализационные, фасонные изделия к ним; чугунную запорную арматуру; плитки для полов. Стальные строительные изделия используют в строительстве в качестве крепежных гвоздей, болтов, заклепок, шурупов, скоб, а также скобяных петель, навесов, ручек, замкоз и др. Стальные канаты широко применяют для такелажных приспособлений, оттяжки, вантовых конструкций.
Выбор стройматериалов - Сталь и чугунgardenweb.ru
Чем сталь отличается от чугуна?
Сталь - более широкое понятие. Под этим названием понимают сплавы на основе железа с другими компонентами. Как отдельная разновидность существуют так называемые углеродистые стали. По содержанию углерода они могут быть низкоуглеродистыми, высокоуглеродистыми и чугунами. Чугуны, обычно, рассматривают отдельно. Стали могут вообще не содержать углерода или содержать его в следовых количествах.
Сталь и чугун - оба являются сплавом углерода с железом. Хром, кобальт, никель и другие добавки в водят в сталь для того, чтобы улучшить ее свойства. Так же в сталь могут добавлять фосфор и серу, которые, наоборот ухучшат свойства стали. Для того чтобы получить сталь, в мартеновской печи перерабатывают металлический лом и чугун.
Чугун - для его получения используют домны, железную руду и другие материалы ( известняк, кокс). Чугун бывает разный литевой, белый и серый. Сейчас изготавливают ударопрочный чугун - это повышает возможности его использования, например, создают различные чугунные отливки.
Как здесь уже было сказано, и сталь, и чугун являются сплавами железа с углеродом. Это основные составляющие этих сплавов. Содержание других элементов сейчас не рассматривается, так как в данный момент это неважно.
До 2,14% - сталь, 2,14% и выше - чугун. Но никто не уточнил, на сколько выше. Ведь не бесконечно. Да, при содержании углерода 6,67% это химическое соединение будет являться цементитом (карбид железа Fe3C).
Чугун и сталь - это сплав железа с другими элементами. Различают чугун от стали по количеству углерода, входящего в состав этих двух сплавов. Если в составе сплава углерода более чем 2,14 процента, то это чугун, менее - сталь.
И сталь, и чугун - это сплав железа, углерода и прочих элементов. Если в сплаве углерода более 2,14% - это чугун, если меньше - это сталь. Чугун по своим характеристикам отличается от стали тем, что более хрупкий, его нельзя ковать и сваривать, он крошится при обработке режущим инструментом. Зато у него лучшие литейные качества, поэтому из чугуна обычно льют готовые объемные формы, или не требующие потом дополнительной обработки. или - минимально доработки обработки: массивные корпуса и ступицы колес, станины, картеры, корпуса редукторов, трубы, ограды, фланцы.
Сталь - это ничто иное как производная чугуна, которая получается при дальнейшей его переработке по уменьшению содержания углерода до 2,14 %. От этой цифры чугун перестает быть чугуном и становиться сталью.
info-4all.ru
Понятие о сплавах. Чугун и сталь
Поскольку разные металлы имеют подобный металлический связь и образуют подобные кристаллические решетки, то при переходе в расплавленное состояние они могут смешиваться друг с другом, образуя сплавы. В расплавленных металлах могут растворяться также некоторые неметаллы и сложные вещества.
Сплав - это система, состоящая минимум из двух компонентов, из которых хотя бы один является металлом.
Сплавы имеют более разнообразные свойства по сравнению с металлами, поэтому в промышленности редко используют чистые металлы. В большинстве случаев для изготовления деталей различных машин и приборов применяют сплавы. Так медь, олово, цинк - мягкие металлы, а сплав на их основе - бронза - очень твердый. Поэтому бронза с давних времен используется человеком для изготовления оружия, сельскохозяйственных орудий труда и других изделий, требующих повышенной твердости. Сплавы являются главными конструкционными материалами. Их самые свойства - жаростойкость, коррозионная стойкость, прочность, твердость и т.п. обуславливают широкое применение сплавов в технике.
Сплавы проявляют общие свойства металлов: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Но свойства сплавов отличаются от свойств их компонентов. Твердость сплавов больше твердость металлов, входящих в их состав. Вот почему при изготовлении золотых ювелирных изделий для прочности добавляют медь или серебро. Плотность сплава равна средней плотности металлов, входящих в его состав. Температура плавления сплава, как правило, меньше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Например, сплав, состоящий из 36% свинца (tпл = 327 ? C) и 64% олова (tпл = 232 ? C) плавится при температуре 181 ? C. Теплопроводность и электропроводность сплавов меньше, чем в некоторых металлов. При смешивании металлов часто происходит изменение цвета, например, сплав меди с никелем, который используется при чеканке монет имеет белый цвет. В наше время создаются сплавы с заранее заданными необходимыми свойствами.
По своей внутренней кристаллической структуре сплавы бывают разными: растворами, смесями или соединениями. Если атомы одного металла замещают атомы другого в узлах кристаллической решетки, то образуются твердые растворы. Это возможно, если размеры атомов отдельных металлов были близки, а типы кристаллических решеток совпадают. Примером такого сплава является мельхиор - сплав меди и никеля. Механические смеси состоят из кристаллов металлов. Если при сплавлении металлы взаимодействуют друг с другом, то образуются интерметаллических соединений. Большинство сплавов по своей структуре являются неоднородными, некоторые сплавы являются однородными (например, латунь - сплав меди и цинка).
Различают черные и цветные сплавы. Черными сплавами называют сплавы на основе железа. К ним относятся чугун и сталь. Чугуном называют сплав железа с углеродом с массовой долей углерода больше 1,7%. Чаще чугун содержит от 2,6% до 3,6% углерода. Кроме углерода, в чугуне является кремний, марганец, сера, фосфор и другие компоненты. Чугун - твердый и хрупкий материал. Его широко применяют в машиностроении для изготовления различных деталей. Сталь содержит менее 1,7% углерода. В отличие от чугуна сталь ковка. По назначению различают машиностроительную (конструкционную) и инструментальную стали. Неиржавна сталь устойчива к коррозии. Сталь и чугун являются важнейшими сплавами современной техники. Объемы производства этих железоуглеродистых сплавов превышают производство всех других металлов вместе взятых более чем в десять раз.
Алюминиевые сплавы легкие, обладают высокими электро-и теплопроводность, коррозионную стойкость, прочность. Их применяют как конструкционные материалы в авиации, строительстве, машиностроении, электротехнике. Сплавы на основе магния присущи легкость, прочность, коррозионная стойкость, поэтому их используют в автомобилестроении, для изготовления штампованных изделий сложной формы. Титановые сплавы применяют в авиации, ракетостроении для изготовления химической аппаратуры, а также в медицине. Медные сплавы прочны, обладают высокой электропроводностью, коррозионную стойкость, пластичность. Из них изготавливают трубы, различные аппараты и детали, художественные изделия и скульптуры.
В XXI веке металлы и сплавы остаются самыми распространенными материалами, которые применяются в различных отраслях.
worldofscience.ru
Понятие о сплавах. Чугун и сталь
Поскольку различные металлы имеют подобный металлический связь и образуют подобные кристаллические решетки, то при переходе в расплавленный состояние они могут смешиваться друг с другом, образуя сплавы. В расплавленных металлах могут растворяться также некоторые неметаллы и сложные вещества. Сплав — это система, состоящая как минимум из двух компонентов, из которых хотя бы один является металлом.
Сплавы имеют более разнообразные свойства по сравнению с металлами, поэтому в промышленности редко используют чистые металлы. В большинстве случаев для изготовления деталей различных машин и приборов применяют сплавы. Так медь, олово, цинк — мягкие металлы, а сплав на их основе — бронза — очень твердый. Поэтому бронза с давних времен используется человеком для изготовления оружия, сельскохозяйственных орудий труда и других изделий, требующих повышенной твердости. Сплавы являются главными конструкционными материалами. Их самые свойства — жаростойкость, коррозионная стойкость, прочность, твердость и т.д. обусловливают широкое применение сплавов в технике.
Сплавы проявляют общие свойства металлов: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Но свойства сплавов отличаются от свойств их компонентов. Твердость сплавов больше твердость металлов, входящих в их состав. Вот почему при изготовлении золотых ювелирных изделий для прочности добавляют медь или серебро. Плотность сплава равна средней плотности металлов, входящих в его состав. Температура плавления сплава, как правило, меньше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Например, сплав, состоящий из 36% свинца (tпл = 327 ˚C) и 64% олова (tпл = 232 ˚C) плавится при температуре 181 ˚ C. Теплопроводность и электропроводность сплавов меньше, чем в некоторых металлов. При смешивании металлов часто происходит изменение цвета, например, сплав меди с никелем, который используют при чеканке монет имеет белый цвет. В наше время создаются сплавы с заранее заданными необходимыми свойствами.
По своей внутренней кристаллической структуре сплавы бывают разными: растворами, смесями или соединениями. Если атомы одного металла замещают атомы другого в узлах кристаллической решетки, то образуются твердые растворы. Это возможно, если размеры атомов отдельных металлов были близки, а типы кристаллических решеток совпадают. Примером такого сплава является мельхиор — сплав меди и никеля. Механические смеси состоят из кристаллов металлов. Если при сплавлении металлы взаимодействуют друг с другом, то образуются интерметаллических соединений. Большинство сплавов по своей структуре являются неоднородными, некоторые сплавы являются однородными (например, латунь — сплав меди и цинка).
Различают черные и цветные сплавы. Черными сплавами называют сплавы на основе железа. К ним относятся чугун и сталь. Чугуном называют сплав железа с углеродом с массовой долей углерода больше 1,7%. Чаще чугун содержит от 2,6% до 3,6% углерода. Кроме углерода, в чугуне является кремний, марганец, сера, фосфор и другие компоненты. Чугун — твердый и хрупкий материал. Его широко применяют в машиностроении для изготовления различных деталей. Сталь содержит менее 1,7% углерода. В отличие от чугуна сталь ковка. По назначению различают машиностроительную (конструкционную) и инструментальную стали. Неиржавна сталь устойчива против коррозии. Сталь и чугун являются важнейшими сплавами современной техники. Объемы производства этих железоуглеродистых сплавов превышают производство всех других металлов вместе взятых более чем в десять раз.
Алюминиевые сплавы легкие, имеют высокие электро-и теплопроводность, коррозионную стойкость, прочность. Их применяют как конструкционные материалы в авиации, строительстве, машиностроении, электротехнике. Сплавам на основе магния присущи легкость, прочность, коррозионная стойкость, поэтому их используют в автомобилестроении, для изготовления штампованных изделий сложной формы. Титановые сплавы применяют в авиации, ракетостроении для изготовления химической аппаратуры, а также в медицине. Медные сплавы прочны, имеют высокую электропроводность, коррозионную стойкость, пластичность. Из них изготавливают трубы, различные аппараты и детали, художественные изделия и скульптуры.
В ХХ веке металлы и сплавы остаются самыми распространенными материалами, которые применяются в различных отраслях.
xn----7sbfhivhrke5c.xn--p1ai
Чугун и сталь
Наибольшее значение в современной технике имеют сплавы железа с углеродом, а не чистое железо. В зависимости от количественного содержания углерода сплавам дали названия чугун или сталь.
Чугун — это сплав железа, в котором содержится более 1,7% углерода, а также примеси кремния, марганца, серы, фосфора. Он тверже железо, хрупкий, не поддается ковке и прокатке и разбивается в результате удара.
Различают два вида чугуна: серый и белый.
Серый чугун (литейный) содержит Карбон в виде графита и на изломе имеет серый цвет. В технике он применяется для отливки тяжелых частей машин, маховиков, плит, труб, решетки для мостов, химической аппаратуры.
Белый чугун (передельный) содержит Карбон в составе цементита Fe3C светлее серый. Этот чугун перерабатывают на сталь.
Примеси серы придают чугуна червоноломкисть (возникновение трещин при горячей механической обработке), а фосфора — холодноломкисть (хрупкость при обработке в обычных условиях).
Сталь — это сплав железа, содержание углерода в котором от 0,3 до 1,7%.
Сталь в отличие от чугуна легко поддается ковке и прокатке. При быстром охлаждении она получается очень твердой, при медленном — мягкой. Мягкую сталь легко обрабатывать. Конструкционные стали имеют высокую прочность и пластичность, хорошо обрабатываются давлением, резанием, свариваются. Инструментальные стали имеют высокую прочность, твердость, устойчивы к коррозии. Из них изготовят детали газовых турбин, реактивных двигателям, ракетных установок. С магнитных сталей делают магнитное оборудования.
Для извлечения легированных сталей, к ним добавляют легирующие элементы, которые придают стали определенных свойств, повышают твердость и температуростойкость. Так, хромомолибденовые и хромованадиеви стали применяют для изготовления трубопроводов и деталей компрессоров в реактивных двигателях, работающих при высоком давлении и температуре. С хромовольфрамових сталей изготавливают инструменты, которые работают при больших скоростях и высоких температурах. Марганцовистые стали очень устойчивы к трению и удару. Хромоникелевые стали обладают высокой механической прочностью, жаростойкие и устойчивые против коррозии, из них изготавливают детали машин и предметы домашнего обихода.
Теги: лекции по химии, материал по химии, природа, реферат по химии, химия, химия - наука о природе, химия и жизнь, химия изучаетbagazhznaniy.ru
