Чугун это сплав железа с углеродом: Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Чугун: краткая справка

Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe₃C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси — кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.

Особенности и классификация чугунов

Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.

Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:

• сера – 0,02-0,2%;
• кремний – 0,5-3,6%;
• марганец – 0,2-1,5%;
• фосфор – 0,04-1,5%.

В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.

Основные различия между сталью и чугуном

Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.

По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:

• передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;
• передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;
• передельный фосфористый чугун ПФ1, ПФ2, ПФ3;
• передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белый чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.

Серый чугун

В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.

Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.

Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.

• Буквы СЧ – серый чугун;
• цифры – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.

Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» — обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.

В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм² (или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.

Специальные чугуны

Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:

• жаростойкие;
• коррозионностойкие;
• художественные;
• антифрикционные и износостойкие;
• чугуны с особыми электромагнитными свойствами;
• ферросплавы и другие.

Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.

• Кремний является самым важным легирующим элементом в чугуне, который вместе с углеродом влияет на структуру и свойства. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные характеристики сплава.
• Сера уменьшает способность жидкого чугуна заполнять литейные формы, снижает его механические свойства и придает красноломкость.
• Марганец негативно сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но увеличивает твердость и прочность.
• Фосфор необходим при изготовлении чугунных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, поскольку способствует повышению жидкотекучести сплава. Но при этом теряется прочность, возрастает хрупкость.

Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.

Достоинства и недостатки

Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.

Бесспорные преимущества

В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.

Недостатки чугуна, как материала

Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Как делают чугун?

Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.

В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.

Что получают из чугуна и где он используется?

Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.

Сплавы	Сферы применения
Серые	Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.
Ковкие	Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов.
Легированные белые	Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.
Антифрикционные	Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей.
Высокопрочные	Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.

 

Чем чугун отличается от стали: характеристики, свойства

Содержание

---

Оба материала относятся к группе черных металлов. Внешне их сложно различить, а некоторые свойства перекликаются между собой. Это объясняется тем, что и сталь, и чугун представляют собой углеродистые сплавы железа. Именно содержание Fe и C определяет их главное различие.

Характеристики стали

Сталь ‒ это сплав железа и углерода, соотношение которых составляет от 45% и до 2% соответственно. В зависимости от марки в состав могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки. Вариативность легирующих компонентов обеспечивает материалу обилие свойств.

Углерод отвечает за твердость и прочностные характеристики сплава. Благодаря ему металл обладает высокой прочностью, пластичностью, легко поддается обработке.

Сталь различают:

• по наличию легирующих компонентов:

• низколегированную;
• среднелегированную;
• высоколегированную;

• по содержанию углерода:

• низкоуглеродистую;
• среднеуглеродистую;
• высокоуглеродистую.

Температура плавления всех марок находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С. Плотность составляет 7700-7900 кг/м3.

Применяют сталь повсеместно: в промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий, в быту мы пользуемся стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.

Характеристики чугуна

Железо и углерод также являются основой чугуна. Количество последнего составляет от 2%. Сырье также легируют различными добавками: фосфором, марганцем, кремнием и другими.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки (цементит / графит) выделяют следующие типы чугуна:

• белый ‒ наличие цементита определяет цвет излома, благодаря которому материал получил название «белый», одновременно с твердостью обладает хрупкостью, путем отжига из него изготавливают ковкие чугуны;
• серый ‒ содержание графита в большом количестве определяет цвет сырья и его пластичность, легок в обработке, в состав входят кремний, магний, фосфор, сера;
• ковкий ‒ длительный отжиг белого чугуна образует графит, который придает металлу высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость;
• высокопрочный ‒ образование шаровидного графита в процессе кристаллизации обеспечивает материалу повышенную прочность;
• предельный ‒ подвергается дальнейшей обработке, не применяется, как самостоятельная единица.

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

Производство 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.

Кокс, сгорая в домне, образует углекислый газ, который проходя через слои сырья, высвобождает оксид углерода. Таким образом руда постепенно претерпевает превращения. К ней добавляют известняк. Появляется силикат кальция, который отделяется в виде шлака. Окись углерода является главным восстановителем железа. Образование чугуна происходит за счет опускания Fe в более горячую часть домны и растворения в нем C.

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

Как отличить чугун от стали

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

1. По излому (визуально) ‒ этот метод применим 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.
2. Сверлением ‒ стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла, хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.
3. Шлифовкой ‒ при прохождении шлифовальной машиной стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугуна искр меньше, они короче, красноватого оттенка.

Итоги кратко

• Сталь обладает большей прочностью за счет более низкого содержания углерода.
• Чугунные металлоизделия более хрупкие.
• Стальные изделия используют повсеместно: и в быту, и в производстве.
• Чугун является основой для производства стали.

Чугун — сплав железа с углеродом

Чугун – самый распространенный литейный сплав. Интересна история его появления. Первоначально железо не плавили, а просто отжигали в горне железную руду с древесным углем, получая губчатое железо – крицу. Для плавления металла было недостаточно температуры, потому что горны были небольшие. Затем крицу ковали. Но в средние века неизвестный металлург сделал большой горн, и металл расплавился и застыл на дне горна. Кузнец попытался его проковать, но разбил на мелкие кусочки. Обруганное свинячье железо (чушка, pig-iron) было непрочным, но прочно заняло место среди литейных сплавов, когда металлурги поняли, что его можно отливать, как тогдашний литейный сплав — бронзу. С тех пор чугунное литье окружает нас в быту и технике.

Чугуны представляют собой сплав железа с углеродом и могут обладать уникальными механическими свойствами которые зависят от количества и формы графита Наряду с углеродом и железом в состав серого чугуна входит кремний, марганец и фосфор. Эти компоненты оказывают существенное воздействие на свойства сплавов и характеристики выполненных из них литейных заготовок. По своей структуре серый чугун может быть ферритным, ферритно-перлитным или перлитным, что следует учитывать при выборе типа сплава для производства отливки.

Серый чугун

Чугун с включениями пластинчатого графита, обладает высокими показателями прочности на сжатие, растяжение и изгиб, а также такими уникальными свойствами, как вибропоглощение и высокая стабильность размеров при изменении температуры окружающей среды, что делает его незаменимым при станкостроении, изготовлении оптических приборов и т.д.

Пластические свойства серых чугунов данной категории достаточно низкие. Это объясняется тем, что плоские включения разграничивают структуру чугуна на отдельные зерна и, тем самым, становятся причиной хрупкости.

Для маркировки металла используются буквы СЧ с двумя числами, где первое указывает на предел прочности при растяжении, а второе – при изгибе.

Высокопрочный чугун

Представляет собой сплав, содержащий включения графита сферической формы. Такой состав обеспечивает максимальную однородность материала, пластичность и ударную вязкость. Высокое содержание углерода гарантирует таким изделиям износостойкость и прочность на сжатие. Заготовки из ВЧ отличаются лучшими характеристиками для механической обработки, но по своим литейным показателям уступают серому чугуну. Усадка литейных заготовок может достигать 1,3-1,8%. Сырьем для производства высокопрочных марок металла служит обычный серый чугун. Улучшенные характеристики материалу обеспечивает добавление в процессе литья 0,5-1% магния (Mg) и РЗМ (Ce и др.).

Металл маркируется буквами ВЧ. Два числа, присутствующие в маркировке, указывают на предел прочности при растяжении и относительное удлинение.

Чугуны со специальными свойствами

Помимо традиционных сплавов используются материалы со специальными свойствами: антифрикционные, износостойкие и жаростойкие чугуны, а также металлы с повышенной устойчивостью к образованию коррозии.

Антифрикционные чугуны.

Сплавы данной категории включают марки металла АЧС-1 – АЧС-6, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2 с перлитной, перлитно-ферритной или аустенитной структурой. Используются такие сплавы для производства деталей, подверженных в процессе эксплуатации трению со смазкой.  Широкое применение они получили при изготовлении изнашиваемых деталей строительной техники, оборудования горнодобывающей и угольной промышленности.

Чугуны, устойчивые к износу, коррозии и высоким температурам.

Для легирования таких металлов используются Al, Si, Cr и другие элементы. Благодаря этому может улучшиться как один, так и несколько показателей сплава. К категории наиболее износостойких сплавов относится белый чугун с высоким содержанием хрома. Такие сплавы активно применяются в металлургии и производстве тяжелой строительной техники. Высокой жаростойкостью обладает чугун, легированный алюминием, а устойчивостью к образованию коррозии в кислотных и щелочных растворах – сплавы с высоким содержанием кремния.

Виды чугуна

Чугун это сплав железа с углеродом, а так же как правило с кремнием, марганцем, фосфором и серой, при этом в составе чугуна количество углерода находится в диапазоне от 2,14 до 6,67% (в стали углерод находится в количестве до 2,14%).

По своим техническим характеристкикам чугун представляет собой достаточно хрупкий материал.

Углерод в чугуне находится либо в виде центита (Fe3C), либо в виде графита, в зависимости от количества содержания в чугуне этих соединений выделяют следующие виды чугуна:

— серый;

— белый;

— половинчатый;

— ковкий;

— высокопрочный.

Теперь давайте немного поподробней остановимся на каждом из них.

Серый чугун.

В данном виде чугуна большая часть углерода, либо вообще весь находится в виде графита. Цвет излом чугуна – серый (от сюда и название). Данный вид чугуна имеет высокие литейные свойства, в связи с этим используется для литья, хорошо поддаётся металлопобработке.

Белый чугун

В отличии от серого чугуна, данный вид чугуна плохо поддаётся металлообработке. Углерод содержащийся в нём находится исключительно в цементите. Цвет излома – светлый. Белый чугун характеризуется высокой твёрдость, что не позволяет обрабатывать его режущим инстурментм. Используют белый чугун, как правило полупродукта, для получения ковкого чугуна.

Ковкий чугун 

Данный вид чугуна получают от отливки и термической обработки белого чугуна, в процессе которой образуется хлопьевидный графит.

Основной сферой использования ковкого чугуна является производство автомобилей и сельхоз технике.

Половинчатый чугун

В данном виде чугуна углерод находится как в виде цементита, так и в виде графита.

Используется половинчатый чугун, как фрикционный материал в условиях сухого трения. Из данного вида чугуна производят детали с повышенной износоустойчивостью.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун содержит углерод в виде шаровидного графита, который образуется в процессе кристаллизации. Как правило данный вид чугуна используют для производства важных деталей в машиностроении, а так же для производства высокопрочных труб для газопроводов, нефтепроводов, а так же водоснабжения.

Главной особенностью всех чугунов является их плохая свариваемость.

Читайте так же:

Недостатки профнастила

Виды рельс. Применение рельс.

основные свойства и отличительные характеристики

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/м³, 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^оС 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^оС. 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^оС.

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.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун.

Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали не превышает 2%.

К сталям относятся:

• техническое железо,

• конструкционная и

• инструментальная сталь.

Чугун — сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

• кремний и марганец в десятых долях процента (0,15— 0,60%)

• сера и фосфор в сотых долях процента (0,05—0,03%) каждого элемента.

Сталь

Сталь с содержанием углерода до 0,7% применяется для изготовления:

• листов,

• ленты,

• проволоки,

• рельсов,

• таврового и уголкового железа,

• различного фасонного профиля,

• а также для многочисленных деталей в машиностроении: шестерни, оси, валы, шатуны, болты, молотки, кувалды и т.п.

Сталь с содержанием углерода свыше 0,7% применяется для изготовления различного режущего инструмента:

• резцы,

• сверла,

• метчики,

• бородки,

• зубила и др.

Свойства стали зависят от содержания углерода. Чем больше углерода, тем сталь прочнее и тверже.

Чугун

Машиностроительный чугунприменяют для производства отливок всевозможных деталей машин.

По составу и строению чугуны делятся на:

• белый,

• серый,

• ковкий.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получается в результате специальной обработки белого чугуна. В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом (Fe₃C — цементит), что придает этому чугуну большую твердость и хрупкость и плохую обрабатываемость.

Белый чугун

В машиностроении белый чугун применяют для изготовления отливок, отжигаемых на так называемый ковкий чугун.

При отжиге цементит разлагается па железо и свободный углерод, и отливки приобретают невысокую твердость и хорошую обрабатываемость.

Серый чугун

Наиболее широкое применение в технике имеет серый чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. Этому способствует высокое содержание кремния.

Такой чугун обладает хорошими литейными качествами и применяется для производства чугунных отливок. Детали из этого чугуна получаются путем отливки в земляные или металлические формы (станины, шестерни, цилиндры, блоки и т.п.).

Благодаря наличию свободного углерода (графита) серый чугун имеет небольшую твердость и хорошо обрабатывается резанием.

§

Как и из чего получают сталь

Сталь — ковкий сплав железа с углеродом и другими легирующими элементами. Ее используют для изготовления металлопроката, посуды, медицинских инструментов, механизмов и различных деталей для промышленности. Сплав почти на 99 % состоит из железа. Углерод занимает от 0,1 до 2,14 % общей массы металла. Углерод, марганец, кремний, магний, фосфор и сера изменяют физико-химические свойства стали. Количество примесей определяет способы обработки металла и сферы его применения. Производство стали занимает весомую долю черной металлургии.

Из чего делают сталь?

Сталь — одна из самых востребованных в промышленности. Железо и углерод — основные компоненты для изготовления стали. Железо отвечает за пластичность и вязкость, а углерод — за твердость и прочность.

Получают деформируемый сплав железа, который поддается механической, термической, токарной и фрезерной обработке. Литьем, прессованием, резкой, шлифовкой и сверловкой добиваются нужной формы. Стальные изделия получают с точно выверенными размерами.

Железо и углерод занимают львиную долю от общей массы, но кроме них сталь всегда содержит другие примеси. Чистота по неметаллическим включениям определяет качества стали. Оксиды, сульфиды и вредные примеси делают ее хрупкой и непластичной. Их содержание снижают очисткой или вводят дополнительные компоненты, чтобы добиться нужных физико-химических свойств.

Примеси бывают полезными и вредными. Разделение условное и означает то, что элементы улучшают химический состав стали или ухудшают его свойства. К полезным элементам относятся марганец и кремний. Сера, фосфор, кислород, азот, водород — вредные примеси в составе стали.

Как влияют полезные и вредные примеси на свойства стали?

Эффект от различных элементов в сталях:

• Марганец повышает прокаливаемость металла и нейтрализует вредное воздействие серы.
• Кремний улучшает прочность и способствует раскислению сплава, удаляя оксиды и сульфиды.
• Сера ухудшает пластичность и вязкость. Ее большое содержание проявляется красноломкостью: во время горячей обработки металл трескается в области красного или желтого каления.
• Фосфор снижает пластичность и ударную вязкость сплава. Повышенное содержание фосфора приводит к хладноломкости: при механической обработке металл трескается или разламывается на куски.
• Кислород и азот разрушают структуру стали, ухудшают вязкость и пластичность.
• Водород приводит к хрупкости металла.

Чтобы удалить вредные примеси и неметаллические включения, жидкую сталь рафинируют. Используют комбинированное рафинирование в печи и вне печи. К примеру, раскисление, десульфурацию, дегазацию и другое. За счет очистки структура металла становится однородной, а качество возрастает.

Почему сталь сравнивают с чугуном?

Металлы похожи составом и способом изготовления. Чугун и сталь — сплавы железа, отличающиеся по концетрации углерода. В чугуне его свыше 2,14 % от общей массы, а в стали — не больше 2,14 %. Кроме процентной доли углерода в сплаве, они различны по свойствам. Чугун жаростойкий, теплоемкий, легкий и устойчивый к коррозии. А сталь прочнее, тверже и легче поддается механической обработке.

Плюсы и минусы стали

Сталь классифицируется по химическому составу и физическим свойствам. Разным маркам металла характерны свои преимущества и недостатки.

По сравнению с другими сплавами сталь отличается:

• высокой прочностью;
• твердостью;
• устойчивостью к ударной, статической и динамической нагрузке;
• пригодностью к сварке, резке и гибке заготовок механическим или ручным способом;
• многолетней износостойкостью;
• доступной стоимостью.

К минусам стали относится нестойкость к коррозии, тяжелый вес и намагничивание. Чтобы изделия из стали не портились, изготавливают нержавеющие марки. Чтобы получить устойчивый к коррозии сплав, добавляют хром. Также в составе могут присутствовать никель, молибден, титан, сера, фосфор.

Способы производства

Используют три метода изготовления стали, у каждого из которых свои достоинства и недостатки.

Мартеновские печи

Применяемые печи выкладывают из хромо-магнезитового кирпича. В них плавят сырье, окисляют сплав и удаляют посторонние включения. Печи могут быть использованы для изготовления углеродистых и легированных сталей. Они нагреваются до температуры +2000оС, позволяют добавлять различные примеси.

Кислородно-конвертерный метод

Это способ, получивший звание универсального. Его используют в производстве ферромагнитных сплавов. Выплавляют сталь из жидкого чугуна и шихты. Задействуют конвертер, облицованный огнеупорными материалами. Чтобы ускорить процесс окисления, через него подают струю воздуха.

Электродуговой способ

Принцип производства заключается в выделении тепла при горении электрической дуги. Тепловой режим обеспечивает плавление сырья под температурой +6000оС. Благодаря нему получаются высококачественные сплавы. У этой группы больше остальных хорошо раскисленных сталей.

Как получают сталь?

Производство стали состоит из нескольких этапов. Нарушения технологии влияют на свойства металла.

Расплавление шихты железных руд и нагрев ванны жидкого металла

На первом этапе плавят сырье на низкой температуре. При постепенном повышении температуры окисляется железо, кремний, марганец, фосфор. Затем повышают содержание оксида кальция, чтобы удалить фосфор.

Кипение ванны металла

Повышение температуры и интенсивное окисление железа путем введения руды, окалины и кислорода. Введение добавок позволяет получить оксид железа. С ним будет взаимодействовать углерод. Образующиеся пузырьки оксида углерода приводят сплав в кипящее состояние. К пузырькам прилипают сторонние примеси, тем самым очищая состав стали. Также удаляют сульфид железа, чтобы избавиться от серы.

Раскисление стали

В этом процессе восстанавливают оксид железа, который был растворен в жидком металле. Когда плавят шихту, кислород окисляет примеси, но в готовой стали он не нужен. Кислород понижает механические свойства стали, поэтому его нужно восстановить и удалить. Раскисляют стали ферромарганцем, ферросилицием, алюминием. Попадая в сплав, раскислители образуют оксиды низкой плотности, а затем отходят в шлак.

Как классифицируют сталь?

Физико-механические свойства и химический состав определяют виды металла. Сталь делят по составу, методу получения, структуре и примесям. Углеродистые и легированные стали различают по содержанию углерода и легирующим элементам. Сплавы обычного и высокого качества делят по содержанию примесей. Инструментальные, конструкционные и специальные стали делят в зависимости от назначения.

Углеродистые стали

Углеродистая сталь содержит углерод от 0,1 до 2,14 %. Количество углерода определяет группы стали:

• Низкоуглеродистые содержат меньше 0,3 % углерода.
• Среднеуглеродистые — от 0,3 до 0,7 %.
• Высокоуглеродистые — более 0,7 до 2,14 %.

По процентному содержанию углерода определяют структуру сплава. Сталь с 0,8 % углерода сохраняет ферритно-перлитную структуру, с повышением меняет ее на перлит и цементит. Преобразования каждой фазы отражаются на прочностных характеристиках. Также углеродистые стали разделяют на группы А, Б, В, которые в свою очередь делятся на категории и марки.

Легированные

Сталь обогащают марганцем, хромом, никелем, молибденом и другими легирующими элементами. Количество примесей считают суммарно. В зависимости от их содержания различают:

• низколегированные — до 2,5 % примесей;
• среднелегированные — от 2,5 до 10 %;
• высоколегированные — более 10 %.

Марганцем повышают прочность и твердость материала, хромом — стойкость к ударам, жаропрочность и устойчивость к коррозии. Никель делает сталь упругим и стойким к высоким температурам.

Марки стали отличаются сложной структурой. Обязательно указывают их состав в порядке убывания. Начинают с доли углерода, а затем прописывают меньшие доли легирующих добавок.

Спокойные, полуспокойные и кипящие

Стали классифицируют по степени раскисления. Чем меньше в сплаве газов, тем равномернее его структура и чище состав. Спокойные стали содержат меньше закиси железа, а кипящие — большое количество оксидов. Пузырьки оксида углерода ухудшают прочностные и пластичные свойства металла. Спокойные стали стабильны, их используют в изделиях ответственного назначения. Полуспокойные марки — среднепрочные, их задействуют как конструкционный материал. Кипящие разрушаются, трескаются и плохо поддаются сварке, поэтому и стоят меньше. Они разрешены в простых конструкциях.

Строительные

Низколегированные сплавы обычного качества. Они обладают удовлетворительными механическими свойствами, выдерживают статические и динамические нагрузки, пригодны к сварке.

Инструментальные

Высокоуглеродистые или высоколегированные сплавы. Их используют для изготовления штампов, режущего и измерительного инструмента. Разделяют соответственно на штамповые металлы, сплавы для режущего и измерительного инструмента. Названия группы зависит от назначения сталей. К примеру, штамповую сталь используют для изготовления инструментов, которыми будут обрабатывать металлы под давлением.

Конструкционные

Стали с низким содержанием марганца. Их делят на цементируемые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые и другие. Используют для изготовления узлов механизмов или конструкций.

Стали специального назначения

Эти сплавы относятся к конструкционным сталям. Они бывают жаропрочными, жаростойкими, кислотоупорными, криогенными, электротехническими, парамагнитными, немагнитными.

Cast Iron — обзор

1.2 Автомобильная промышленность

На автомобильном рынке свойства, представляющие интерес для автомобильного инженера, включают повышенную удельную жесткость, износостойкость и улучшенную стойкость к многоцикловой усталости (Allison and Cole 1993). В то время как снижение веса также важно в автомобильной промышленности, потребность в достижении повышения производительности с гораздо более низкими надбавками, чем допускаются в аэрокосмической сфере, привлекает внимание к дешевым материалам и процессам.Было замечено успешное применение MMC в некоторых автомобильных приложениях, в которых сочетание свойств и стоимости удовлетворяло конкретным потребностям.

(a) Двигатель

Замена стали и чугуна в двигателях основана на увеличенной удельной жесткости, улучшенной износостойкости и, в некоторых случаях, на увеличенной стойкости к многоцикловой усталости, обеспечиваемой MMC.

Водоразделом для алюминиевых MMC стал поршень Toyota для дизельных двигателей (Donomoto, и др. .1983 г.). Деталь состоит из выборочного армирования алюминиевого сплава заготовкой из рубленого волокна в области кольцевой канавки для обеспечения улучшенного сопротивления износу и термической усталости. Эти поршни серийно производятся в Японии с начала 1980-х годов.

Другие области применения поршней включают использование поковок из алюминия, армированного частицами SiC, в гонках. Благодаря более низкому коэффициенту теплового расширения MMC возможны уменьшенные зазоры между поршнем и стенкой цилиндра.На основании испытаний поршней MMC на велосипедах для дрэг-рейсинга, улучшенные характеристики по сравнению с обычными заэвтектическими сплавами Al – Si (Harrigan 1994).

Еще одно применение избирательного армирования — 2,3-литровый двигатель Honda Prelude (Hamajima и др. , 1990). В этом случае гибридные преформы, состоящие из волокон углерода и оксида алюминия, были пропитаны расплавленным алюминием, чтобы сформировать гильзы цилиндров во время процесса литья под давлением для блока цилиндров под средним давлением.

Другие компоненты трансмиссии, в частности шатуны, были в центре внимания разработок (Harrigan 1994). За счет уменьшения массы узла шатун / поршень можно уменьшить нежелательные вторичные силы сотрясения, которые могут возникнуть, особенно в двигателях меньшего размера. Кроме того, более низкие возвратно-поступательные нагрузки должны приводить к более низким нагрузкам на коленчатый вал, меньшим потерям на трение и повышению экономии топлива или производительности (Allison and Cole 1993). Коммерческое применение шатунов в крупногабаритных транспортных средствах не достигнуто, в основном из-за сложности получения материала с необходимыми многоцикловыми усталостными характеристиками и сочетанием низкой стоимости.Хотя прототипы шатунов из горячекованой алюминиевой MMC были созданы и испытаны, требуется дальнейшее снижение затрат.

(b) Тормозная система

MMC на основе алюминия предлагают очень полезную комбинацию свойств для тормозных систем, заменяющих чугун. В частности, износостойкость и высокая теплопроводность алюминиевых MMC позволяют заменять роторы дисковых тормозов и тормозные барабаны с сопутствующей экономией веса порядка 50–60%. Поскольку снижение веса происходит за счет неподрессоренной массы, это также снижает инерционные силы и дает дополнительные преимущества.Кроме того, легкие роторы MMC обеспечивают повышенное ускорение и сокращенный тормозной путь. Сообщается, что на основе испытаний тормозного динамометра роторы MMC снижают шум тормозов, не так сильно изнашиваются и имеют более равномерное трение на протяжении всей последовательности испытаний по сравнению с чугунными роторами (Allison and Cole 1993). Было достигнуто коммерческое применение алюминиевых MMC в тормозных роторах и барабанах; К ним относятся задние барабаны GM EV-1, а также роторы Plymouth Prowler и Lotus Elise.Примеры этих компонентов показаны на рис. 2.

Рис. 2. Компоненты тормозного ротора и тормозного барабана из литого алюминия MMC, армированного частицами SiC.

Также сообщалось о применении алюминиевых MMC в автомобильных гонках, где для улучшения характеристик приемлемы более дорогие материалы. Тормозные суппорты для гоночных автомобилей Формулы 1, изготовленные из 2124 / SiC / 25p MMC, обеспечивают меньший рабочий объем, больший рычаг и более быструю остановку из-за повышенной жесткости материала (Hurley 1995).

(c) Приводной вал

Использование алюминиевых MMC в приводном валу позволяет использовать преимущества повышенной удельной жесткости этих материалов. Обычные приводные валы, будь то алюминиевые или стальные, ограничены скоростью, при которой вал становится динамически нестабильным. Критическая частота вращения карданного вала зависит от длины, внутреннего и внешнего радиуса и удельной жесткости. В автомобилях с ограничениями по упаковке, которые не позволяют увеличивать диаметр карданного вала, MMC предлагают желаемое решение.Использование MMC позволяет использовать карданный вал большей длины при заданном диаметре или валы меньшего диаметра при заданной длине. В результате этих преимуществ карданные валы, состоящие из материалов 6061 / Al ₂ O ₃ , полученных путем литья с перемешиванием и последующей экструзии в трубы, были применены в грузовиках GM S-T и Chevrolet Corvette.

(d) Другие автомобильные приложения

MMC, в частности те, которые основаны на алюминиевых матрицах, являются кандидатами для использования в тормозных суппортах, корпусах насосов, шестернях, клапанах, кронштейнах, шкивах, компрессорах турбонагнетателей и нагнетателей, а также компонентах подвески (Allison and Cole 1993).Кроме того, они упоминались для использования в деталях сцепления, толкателях подвески и коромыслах, а также в других деталях коробки передач и двигателя (Hurley 1995).

Опора двигателя для General Motors EV-1 была прототипирована из B ₄ C-армированного алюминия, произведенного методом литья под давлением (Froes 1999).

Шипы зимних шин изготовлены из тянутой проволоки 6061 / Al ₂ O ₃ . В Финляндии, где куртки со стальными шипами запрещены, а неармированный алюминий имеет недостаточную износостойкость, успешно применяются куртки с шипами MMC (Nussbaum 1997).

Легированный чугун — обзор

8.4.1 Катализ на основе металлов

В реакциях переэтерификации использовался гетерогенный катализ с участием металлов, соединений (переходных) металлов, металлоорганических соединений и комплексов металлов на носителе. Suppes и др. . [145] сообщили о каталитической активности различных металлов (Ni, Pd) и сплавов (чугун и нержавеющая сталь) для метанолиза соевого масла. Металлические катализаторы оценивали, прежде всего, для определения того, катализируют ли металлические поверхности реактора реакцию алкоголиза.Никель проявляет особенно высокую переэтерификационную активность (таблица 8.14) и может быть эффективным катализатором алкоголиза, если его диспергировать на носителях с большой площадью поверхности. Некоторые металлические сплавы промышленных реакторов действуют как эффективные катализаторы переэтерификации [145]. Очевидно, что исследования, проведенные с корпусами реактора с открытыми металлическими поверхностями, могут привести к неверным интерпретациям каталитической реакционной способности, как, возможно, в случае алкоголиза над ZnO / Al ₂ O ₃ при высоких T, p [82].

Таблица 8.14. Конверсия соевого масла на различных порошкообразных катализаторах и цеолитных катализаторах (без прокаливания) ^a (после ссылки [145])

Катализатор	Метиловый эфир (мас.%)
Катализатор отсутствует	0,13
CaCO 3	1,7
ZnCO 3	9,3
Никель	53
Палладий	29
ZnO	80
Чугун	3.1
Нержавеющая сталь	3,9
KX	11
CsX	8
(Cs, K) X	9
Cs-ETS-10	18,2
K-ETS-10	11,5
(Cs, K) -ETS-10	15

Другие выбранные металлы (Pb, Zn, Fe, Cu, Ni, Sn, Al) были проверены на их каталитическую активность при переэтерификации SBO / MeOH [164]; Pb показал самую высокую активность, дав конверсию 55% (условия реакции: молярное соотношение MeOH / SBO = 42: 1, 5 мас.% Катализатора, 338 K, без сорастворителя).PCT Int. Заявка на патент. № WO 03/087279, выданный Center et al . [81] заявлено о большом разнообразии металлических катализаторов (включая Sn, Pb, Cd, Zn, Ti, Zr, Hf, Al, Sb, Ca, Bi, Mg, U) для переэтерификации в реакторе непрерывного действия с поршневым потоком, хотя без цитирования конверсий.

Патент США № 5,525,126 на имя Басу и Норриса [11] раскрывает катализаторы на основе соединений не щелочных металлов, состоящие из смеси ацетатов Са / Ва (3: 1 мас. / Мас.) Для производства FAAE для использования в качестве дизельного топлива из безводных масла и жиры с высоким содержанием FFA без стадии предварительной этерификации, но в довольно жестких условиях реакции ( T > 473 K).

Металлоорганические катализаторы, такие как метоксид и этоксид три- n -бутилолова, могут действовать как катализаторы переэтерификации с довольно низкими выходами (20–72%). Хотя оксид бис (три- n -бутилолова) показывает хорошие каталитические результаты при алкоголизе этиленгликоля (EG) и диэтиленгликоля (DEG) соевого масла и жира, эти компоненты хорошо растворимы в сложных эфирах жирных кислот, что затрудняет их разделение. Катализаторы на основе оксида алкилолова (0,01–3 мас.%) Также были заявлены для одностадийной этерификации / переэтерификации растительных масел и животных жиров при 423–473 К и 0.1–3,0 МПа при мольном соотношении спирт / масло от 3: 1 до 30: 1 [165]. Были предложены также оловоорганические оксиды в качестве катализаторов алкоголиза [166]. Абреу и др. . [167] предприняли попытку переэтерификации растительного масла в многофазных каталитических системах на основе закрепления Sn (Hpy) ₂ (H ₂ O) ₂ (см. Раздел 8.2.1) с ионными жидкостями, такими как BMI (PF _{). 6} ) (BMI = 1-бутил-3-метилимидазол) или нанесение комплекса на кислотную ионообменную смолу (Dowex®50 WX8–100).Хотя было невозможно получить пригодную для повторного использования многофазную систему на основе этого иммобилизованного комплекса металла, SnO активен для метанолиза SBO в гетерогенной системе (конверсия 93% за 3 часа при 333 K для молярного отношения SBO / MeOH 4,15: 1. ). VO (acac) ₂ — гомогенная, а VO (acac) ₂ / селадонит — гетерогенная система для переэтерификации соевого масла [168].

Патент США № 5,532,392, Gheorghiu [169] описывает катализаторы на основе органотитаната и (органо) карбоксилата титана, в частности тетрабутилортотитанат (промотированный 3 мас.% Ацетилацетоната цинка) для получения FAME из натуральных масел (таких как PMO, PKO, RSO) или жиров путем переэтерификации при 498 K и 5 МПа в течение 2–3 часов при молярном соотношении спирт / VO от 3: 1 до 9: 1.Поскольку для катализаторов на основе органотитанатов требуются масла или жиры с низким содержанием воды и фосфора, двухступенчатая предварительная обработка сырья (кислотное рафинирование до содержания P ниже 50 частей на миллион и комбинированная сушка / фильтрация через активную отбеливающую землю для получения H ₂ O <0,01% и P <15 ppm). Удивительно, но стадия удаления жирных кислот (щелочной нейтрализацией или перегонкой с водяным паром) не требуется при содержании FFA ниже 5%. Одновременная этерификация жирных кислот согласно уравнению 8.6 и переэтерификация в безводных условиях кажутся противоречивыми. Результаты скорее предполагают переэтерификацию, катализируемую кислотой. Поскольку катализатор не является ни щелочным, ни коррозионным, и не образуются коррозионные побочные продукты, оборудование может быть изготовлено из мягкой стали.

В таблице 8.15 перечислены некоторые соединения переходных металлов, активные при переэтерификации. Катализаторы на основе оксида цинка эффективны при переэтерификации масел более тяжелыми спиртами, чем метанол (например, EtOH, i -PrOH, n -BuOH), что является преимуществом с точки зрения температуры застывания полученного таким образом биодизельного топлива [172] .Дезактивации ZnO-катализатора метанолиза RSO не наблюдали в присутствии 2,5 мас.% H ₂ O [172]. Однако склонность ZnO (и ZnCO ₃ ) переходить в раствор, особенно в присутствии высоких концентраций свободных жирных кислот, снижает каталитический потенциал. Се и Хуанг [174] показали, что каталитическая активность сравнительно недорогого гетерогенного основного катализатора KF / ZnO в превращении SBO превосходит активность КОН / ZnO и K ₂ CO ₃ / ZnO.

Патент США № 5908946, Stern и др. . (IFP) [172] сообщил об использовании катализатора ZnO / Al ₂ O ₃ на носителе в производстве сложных алкиловых эфиров алкоголизом масел при высоких температурах (> 473 К) и давлениях; высокие конверсии (> 80%) наблюдались через 2 часа в реакторах периодического действия и непрерывном потоке с насадочным слоем. Поскольку выход составлял около 60% в отсутствие катализатора, металлическая поверхность используемого реактора могла способствовать результату.Также важно исключить щелочные соли перед прокаливанием, потому что в противном случае реальный катализатор может быть щелочной примесью, которая медленно растворяется в среде, и каталитическая активность постепенно снижается. ZnO / Al ₂ O ₃ способствует реакциям алкоголиза более высоких спиртов, чем метанол [172]. Переэтерификация глицеридов в биодизельное топливо в одну или несколько стадий также проводилась над родственным алюминатом цинка шпинельного типа, состоящим из ZnAl ₂ O ₄ xZnOyAl ₂ O ₃ (x, y = 0–2 ) [177, 178].Процесс IFP на основе катализатора шпинельного типа представляет собой значительное улучшение гетерогенного катализа. При использовании этого процесса окончательная очистка сводится к минимуму, и два продукта (FAAE и глицерин) получают с высокой степенью чистоты в условиях T = 443–523 K и p = 1,0–6,0 МПа [ 162, 172]. (Коммерческий) процесс подходит для рафинированных масел, отработанных масел для жарки, животных масел и жиров; Температура потери текучести более 10 К может быть достигнута с помощью сложных эфиров, образующихся с высшими спиртами.В недавнем PCT Int. Publ. № WO 2008/135665, Lecocq et al. . [157] IFP раскрыла улучшенные (основные) гетерогенные катализаторы фосфатного типа (такие как Zr (O ₃ POK) ₂ ) и органофосфорированные соединения металлов IV группы (Zr, Hf или Ti) (см. Раздел 15.3.1).

Benefuel Inc. (Маунт-Проспект, Иллинойс) использует новый процесс с двойным металлическим катализатором (DMC) для переэтерификации триглицеридов (ENSEL ™; технология NCL), который можно комбинировать с другим экономически эффективным способом превращения глицерина в глицериловые полиэфиры. , таким образом преодолевая избыток глицерина [179].

Металлокомплексы на носителе также активны в реакциях переэтерификации простых эфиров и триглицеридов [180, 181]. Комплексы титаната, как в растворе, так и в форме на носителе, катализируют переэтерификацию по механизму кислоты Льюиса, когда реагирующий сложный эфир и металл образуют комплекс Льюиса, активирующий карбонильные группы для нуклеофильной атаки реагирующим спиртом. Промежуточный продукт распадается на полученный спирт и комплекс Льюиса со сложным эфиром металла. После десорбции сложного эфира продукта с сайта Льюиса цикл повторяют [180].В целом титанаты очень чувствительны к влаге.

Сильные кислоты Льюиса, такие как Ti (OR) ₄ , могут обеспечить эффективную альтернативу традиционным основным катализаторам Бренстеда [182]. Иммобилизованные титановые катализаторы на полимерной основе (Ti (O i -Pr) ₄ , привитые на пористые поли ( p -гидроксистирол) смолы с различными уровнями сшивки) были использованы для ускорения переэтерификации метилметакрилата (ММА) с 2-этилгексанол [181]. Высокодисперсные TiO ₂ / SiO ₂ катализаторы для производства биодизеля были получены прививкой Ti (O i -Pr) ₄ на диоксид кремния [183].

Многие металлические катализаторы обладают высокой токсичностью, что требует очень эффективных процедур удаления катализатора. Чтобы улучшить их применимость, они должны быть соответствующим образом закреплены на подходящих твердых опорах. Однако нанесенные (фиксированные) металлоорганические соединения часто менее активны, чем в растворе.

В чем разница между чугунным и кованым железом?

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27718f6d5f267ee27fd31» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Com Sites Machinedesign Machinedesign com Загрузка файлов 2016 04 Работа из кованого железа «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2016_04_Waught_Iron_Work.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed term]} caption железо »относится ко всем ранним изделиям из железа, или что ранние изделия из железа всегда были« коваными », или что и то и другое может быть правдой. Они были бы неправильными. На самом деле, основное различие между ними простое:

Чугун — это железо, которое было расплавлено, вылито в форму и оставлено для охлаждения.

Кованое железо — это железо, которое было нагрето, а затем обработано с помощью инструментов. Фактически, термин «обработанный» произошел от причастия прошедшего времени слова «работал».

Но давайте углубимся в подробности.

Чугун

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27718f6d5f267ee27fd33» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Com Sites Machinedesign Machinedesign com Загрузка файлов 2016 04 1 Заливка чугуна «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2016_04_1_Cast_Iron_Pour.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed»} a generic «data-embed» термин, который относится к ряду сплавов железа, но обычно связан с наиболее распространенным серым чугуном. Хотя чугун может звучать как литая форма чистого железа, на самом деле это сплав, содержащий от 2 до 4% углерода плюс меньшее количество кремний и марганец, а также другие примеси, такие как сера и фосфор.

Чугун получают путем плавки железной руды или чугуна (продукт добычи железной руды) и смешивания с ломом металлов и другими сплавами. Жидкую смесь разливают в формы и дают ей остыть и затвердеть. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, поэтому он содержит несколько материалов в разных фазах в своей микроструктуре, что влияет на его физические свойства.
Например, в микроструктуре чугуна есть частицы углерода, которые при охлаждении металла образуют удлиненные чешуйки графита.Графит имеет низкую плотность и твердость, но высокую смазывающую способность. Таким образом, он предлагает немного структурных преимуществ, но он действительно ставит под угрозу окружающую железную матрицу, создавая точки внутреннего напряжения, которые могут привести к трещинам.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27718f6d5f267ee27fd35» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Com Sites Machinedesign Machinedesign com Загрузка файлов 2016 04 Чугунные велосипедные стойки «data-embed-src =» https: //base.imgix.net / files / base / ebm / machinedesign / image / 2016/04 / machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2016_04_Cast_Iron_Bike_Racks.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% По сравнению со сталью, чугун, кованый чугун является хрупким, твердым и не податливым. Его нельзя сгибать, растягивать или придавать форму. Его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается до того, как согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие и до появления сталелитейной промышленности в начале 20 века широко использовался в строительстве.

По сравнению со сталью чугун имеет более низкую температуру плавления, более текуч и менее реагирует с материалами форм, что делает его хорошо подходящим для литья. Это значительно менее трудоемкий процесс, чем изготовление изделий из кованого железа, поэтому он был заметной формой производства на протяжении 18 и 19 веков. В строительной отрасли чугун в значительной степени был заменен сталью, но он все еще используется во многих отраслях промышленности.

Кованое железо

Кованое железо состоит в основном из железа с добавлением от 1 до 2% шлака, побочного продукта плавки железной руды — обычно смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия.Во время производства утюг снимают с огня и обрабатывают молотком, пока он еще горячий, чтобы придать ему окончательную форму.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27718f6d5f267ee27fd37» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Com Sites Machinedesign Machinedesign com Загрузка файлов 2016 04 Чугунные болларды «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2016_04_Cast_Iron_Iron_Iron_.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% Кованое железо часто характеризуется волокнистым внешним видом, но оно также мягче и пластичнее, чем чугун. Кованое железо очень пластично, а это означает, что оно его можно нагревать и повторно нагревать, а также придавать ему различные формы. Фактически, он тем сильнее, чем больше обрабатывается.
Кованое железо имеет гораздо более высокую прочность на разрыв, чем чугун, что делает его более подходящим для использования в строительстве горизонтальных балок. В целом сильно противостоит переутомлению.Он деформируется без сбоев, если он не перегружен намного выше допустимой нагрузки или не деформируется из-за воздействия сильного тепла (например, из-за огня).

Он широко использовался в строительстве зданий в XIX веке, но в XX веке был заменен сталью. Сегодня кованое железо используется в основном в декоративных целях.

Коррозия

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27718f6d5f267ee27fd39» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Com Sites Machinedesign Machinedesign com Загрузка файлов 2016 04 Забор из кованого железа «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2016_04_Waught_Iron_Fence.png?auto=format&fit=max&w=1440 «Suspension» и «кованое железо» — заголовок% = «data-embed iron»% к коррозии, когда оголенные поверхности подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги. В отличие от других металлов, которые образуют защитное окислительное покрытие, железо через некоторое время полностью ржавеет и отслаивается. влажность может быть постоянной.

Чтобы предотвратить ржавчину, изделия из железа следует покрывать защитным покрытием. Краска обычно используется для защиты голого металла. Порошковые покрытия — это еще один метод, который хорошо подходит для уличной мебели, подверженной износу в местах с интенсивным движением. Порошковые покрытия очень долговечны и не выгорают, не трескаются и не трескаются в течение длительного времени.

Брэд Доне, вице-президент
Reliance Foundry Co. Ltd., Британская Колумбия, Канада

Ищете запчасти? Зайдите в SourceESB.

Разница между чугуном и углеродистой сталью

Основное различие — чугун против углеродистой стали

Железо — важный металлический элемент. Он используется в производстве многих различных полезных металлических сплавов, таких как сталь. Существуют различные типы сплавов железа, включая сталь, кованое железо, чугун, антрацит и т. Д. Чугун состоит из большого количества углерода и имеет тенденцию к хрупкости. Углеродистая сталь — это разновидность стали, которая состоит из железа и углерода вместе с небольшими количествами некоторых элементов.Основное различие между чугуном и углеродистой сталью состоит в том, что чугун содержит 2-4% углерода, тогда как углеродистая сталь содержит до 1% углерода.

Основные зоны покрытия

1. Что такое чугун
— Определение, свойства и различные формы
2. Что такое углеродистая сталь
— Определение, свойства и различные формы
3. В чем разница между чугуном и Углеродистая сталь
— Сравнение основных различий

Ключевые термины: сплав, углеродистая сталь, чугун, высокоуглеродистая сталь, железо, низкоуглеродистая сталь, мягкая сталь, сталь

Что такое чугун

Чугун — это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который легко лить в форме.Он содержит более высокую долю углерода, чем сталь. Чугун — это металлический сплав. Содержание углерода в этом сплаве 2-4%. Чугун имеет относительно низкую температуру плавления, чем другие сплавы железа.

Помимо углерода и железа, чугун состоит из кремния, марганца, а также незначительных количеств серы и фосфора. В нем высокое содержание углерода. Чугун затвердевает как неоднородный сплав. В чугуне также содержится около 1-3% кремния. Следовательно, чугун на самом деле представляет собой металлический сплав железо-углерод-кремний.Расплавленный чугун менее реагирует с формовочным материалом. Однако чугун не такой пластичный. Поэтому он не подходит для катания.

Рисунок 1: Чугунные сковороды

Существует несколько типов чугуна в зависимости от микроструктуры сплава. Их,

• Серый чугун
• Ковкий чугун
• Ковкий чугун
• Белый чугун

Чугун более хрупкий из-за высокого содержания углерода.Углерод имеет тенденцию группироваться в карбиды или образовывать листы графита, что делает чугун более неоднородным и хрупким. Поэтому чугун менее пластичный. У него меньшая сила. Чугун также имеет большой вес из-за высокого отношения железа к углероду.

Что такое углеродистая сталь

Углеродистая сталь состоит из железа и углерода. Элементы сплава присутствуют в следовых количествах. Некоторые из этих элементов — кремний, марганец, сера и фосфор. Углеродистая сталь также делится на три группы, как показано ниже.

• Низкоуглеродистая сталь — содержание углерода до 0,3%
• Сталь высокоуглеродистая — содержание углерода до 0,3-0,6%
• Сталь низкоуглеродистая — содержание углерода до 1%

Рисунок 2: Углеродистая сталь используется в качестве строительного материала

В мягкой стали больше железа, чем углерода. Поэтому он очень агрессивен во влажной среде. Высокоуглеродистая сталь очень прочная и используется в качестве строительных материалов. Из-за большого количества углерода, присутствующего в углеродистой стали, она проявляет такие свойства, как твердость, меньшая пластичность, пониженная свариваемость и низкая температура плавления. Низкоуглеродистая сталь содержит около 0,04-0,30% углерода. В зависимости от желаемых свойств добавляются другие элементы для улучшения качества стали. Эта форма прочнее, чем низкоуглеродистая сталь, и менее прочна, чем высокоуглеродистая сталь.

В целом углеродистая сталь отличается высокой пластичностью. Из-за наличия меньшего количества углерода по сравнению с количеством железа, присутствующего в сплаве, углеродистая сталь менее хрупкая и имеет высокую прочность.

Разница между чугуном и углеродистой сталью

Определение

Чугун: Чугун — это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который легко отливать в форме и содержит более высокую долю углерода, чем сталь.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь — это сталь с высоким содержанием углерода и низким содержанием других элементов.

Содержание углерода

Чугун: Чугун содержит до 2-4% углерода.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь содержит до 1% углерода.

Прочность

Чугун: Чугун более хрупкий из-за наличия большого количества углерода.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь прочнее чугуна.

Пластичность

Чугун: Чугун менее пластичный.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь более пластичная.

Температура плавления

Чугун: Чугун имеет относительно низкую температуру плавления.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь имеет относительно высокую температуру плавления.

Другие элементы

Чугун: Чугун состоит из железа, углерода, кремний-марганца, а также незначительных количеств серы и фосфора.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь содержит в основном железо и углерод. Другие элементы могут присутствовать в следовых количествах.

Заключение

Чугун и углеродистая сталь — это сплавы железа, состоящие из железа и углерода. Они отличаются друг от друга в зависимости от количества присутствующего углерода и других элементов, добавленных в сплав. Основное отличие чугуна от углеродистой стали — это содержание углерода.

Артикул:

1. «Чугун.”Википедия, Фонд Викимедиа, 25 ноября 2017 г., доступно здесь.
2. СМИ, Сайт Reshift. «Четыре типа стали | Металлические супермаркеты ». Металлические супермаркеты — сталь, алюминий, нержавеющая сталь, горячекатаный, холоднокатаный, сплав, углерод, оцинковка, латунь, бронза, медь, 15 сентября 2016 г., доступно здесь.
3. «Углеродистая сталь против чугуна». Cook’s Illustrated, доступный здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Castiron-skillets» авторства FiveRings в английской Википедии — Перенос с en.из wikipedia в Commons через pd_THOR., (Public Domain) через Commons Wikimedia
2. «53176» (CC0) через PEXELS

Углеродистая сталь

против чугуна: что лучше?

При покупке посуды может быть непросто пройти по кухонному проходу и увидеть огромное пространство кастрюль и сковородок в бесконечном выборе цветов, форм, размеров, материалов и торговых марок. Кажется, у всех ваших друзей есть разные предложения относительно того, без какого инструмента, по их мнению, вы просто не можете жить.Но как узнать, какой из них вам подойдет? Что лучше углеродистой стали и чугуна?

Одним из важнейших факторов при выборе сковороды является выбор материала; Сравнение тефлонового покрытия с нержавеющей сталью, чугуном и углеродистой сталью.

Тефлон полон токсичных химикатов.

Нержавеющая сталь не обладает хорошей теплопередачей или распределением тепла.

Посуда из чугуна и углеродистой стали на сегодняшний день является самой прочной из .У них есть некоторые замечательные качества, и у обоих есть разные преимущества и недостатки.

Но в битве углеродистой стали и чугуна мы думаем, что чугун — лучший выбор. Давайте подробнее рассмотрим эти два, чтобы мы могли показать вам, почему, и помочь сделать ваш выбор более осознанным.

Что такое чугун?

Чугун состоит из групп железоуглеродистых сплавов. Чтобы чугун считался чугуном, содержание углерода должно быть более 2%. Углерод — это то, что придает чугуну шероховатость и неровность.Он довольно медленно нагревается и остывает, но в горячем состоянии сохраняет тепло надолго.

Что такое углеродистая сталь?

Это также сплав углерода и железа, но он содержит менее 2% углерода. Поэтому он считается стальным. Он имеет матовое покрытие и очень и очень твердый. К тому же он дороже чугуна.

Разница между углеродистой сталью и чугуном

Чугунная сковорода и ее аналог из углеродистой стали во многом отличаются.Они будут отличаться прочностью, теплопроводностью, ценой, весом, универсальностью в обслуживании. В этой статье мы выясним, почему вам лучше всего подходит чугунная сковорода.

Прочность

Сковороды из чугуна и углеродистой стали полностью изготовлены не из железа, а из сплава железа. Между двумя материалами есть небольшие различия. Оба материала довольно прочны по своей природе по сравнению с другими доступными материалами.

• Чугун состоит из 97-98% железа и 2-3% углерода
• Углеродистая сталь обычно на 99% состоит из железа и на 1% из углерода

Чтобы сталь считалась настоящей углеродистой, продукт должен содержать менее 2% углерода по сравнению с железом.Разница кажется небольшой, но она заметна, когда дело касается кухонных принадлежностей. Из-за дополнительного количества железа в кастрюлях из углеродистой стали их можно сделать тоньше, чем чугун. Это может показаться выгодным с точки зрения веса, но тонкие сковороды из углеродистой стали более склонны к короблению, чем толстые чугунные сковороды .

Победитель: Это ничья. Оба материала прочные и долговечные.

Масса

Говоря о весе, распространено заблуждение, что углеродистая сталь весит меньше чугуна.Дюйм за дюймом, чугун на самом деле весит меньше углеродистой стали, так как это менее плотный материал. Железо в сплаве — самый тяжелый элемент, а углеродистая сталь содержит больше железа, чем чугун.

Разница в весе объясняется тонкостью многих карбоновых поддонов. Чугунные сковороды обычно делают толще, что означает, что они обычно тяжелее, но разница минимальна.

Победитель: ничья. Толстый чугун немного тяжелее в обращении, но ни то, ни другое не является неуправляемым и не требует тонны перемещений, когда вы начинаете готовить.

Индукция тепла

Чугун — явный победитель, когда дело доходит до индукции и удержания тепла. Чугун очень сильно нагревается и сохраняет тепло, что делает его идеальным для поджаривания мяса и гамбургеров. Он медленно нагревается, но также медленно остывает, поэтому он также отлично подходит для медленного приготовления.

Углеродистая сталь

нагревается быстрее, чем чугун, но не так хорошо сохраняет тепло. Это может быть проблематично, особенно при работе с электроплитами, у которых слабая и неравномерная горелка.

Победитель: Чугун.

Стоимость

Как и любой другой кухонный инструмент, существует широкий диапазон качества и цены, когда дело доходит до выбора сковороды.

Чугун, как следует из названия, получают путем заливки смеси стали и углерода в предварительно изготовленную отливку. Сковороды из углеродистой стали изготавливаются путем ручного прессования и прокатки углеродистой стали в форму противней, что является дорогостоящим процессом. Материалы для сковороды из углеродистой стали также более дорогие.

Вы можете найти чугунные детали хорошего качества по цене от 20 долларов за сковороду, в то время как сковороды из углеродистой стали хорошего качества начинаются примерно с 60 долларов за штуку.

Победитель: Чугун. Зачем платить больше за версию из углеродистой стали при примерно половине цены и сопоставимом качестве?

Универсальность

Оба этих инструмента в целом достаточно универсальны. Вы можете использовать углеродистую сталь и чугун на плите и в духовке.

Чугун имеет преимущество, когда дело касается его формы.Чугунные сковороды, как правило, имеют более крутые стороны, что хорошо подходит для приготовления пищи, требующей глубины, например, для глубокой пиццы. Они также являются идеальным выбором для приготовления пищи, требующей приличного количества жидкости или масла, например для жареной курицы. Сковороды из углеродистой стали имеют наклонные стороны, с которыми может быть труднее работать в таких ситуациях.

Победитель: Чугун.

Техническое обслуживание

Когда дело доходит до обслуживания, углеродистая сталь и чугун требуют большего ухода, чем традиционные сковороды с антипригарным покрытием.Это стоит того, чтобы пойти на компромисс, если учесть, что эти химические покрытия могут быть довольно опасными для вашего здоровья, когда они неизбежно начинают отслаиваться и отслаиваться в вашу пищу.

Углеродистая сталь и чугун требуют приправы, чтобы пища не прилипала. Приправить чугунную посуду приправой — это простой процесс, если все сделано правильно. Из-за свойств приправленной посуды вам следует избегать приготовления кислых продуктов, таких как томатный соус, как в углеродистой стали, так и в чугуне.

Вы должны использовать аналогичный метод для очистки чугуна и углеродистой стали.Также нельзя мыть в посудомоечной машине, поэтому требуется мытье рук. Чтобы приправы оставались нетронутыми, ни один из них не должен полностью погружаться в воду, а использование мыла должно быть сведено к минимуму.

Оба материала склонны к ржавчине при длительном хранении во влажном состоянии. Тщательная сушка чистым полотенцем после мытья с последующим быстрым повторным заправкой маслом — лучший способ сохранить посуду в отличной форме в течение длительного времени.

Победитель: ничья. Они оба требуют небольшой работы для долгосрочной отдачи.

Окончательный вердикт: чугун против стали

Победитель в общем зачете: Cast Iron.

Хотя сковороды из чугуна и углеродистой стали обладают некоторыми отличными качествами, чугун лучше углеродистой стали с точки зрения индукции нагрева, универсальности и стоимости.

Из чугуна можно готовить самые разные блюда и получать фантастические результаты по более низкой цене. Если вы ищете максимальную отдачу от вложенных средств, чугун прослужит практически вечно даже (и особенно) при регулярном использовании.

Комментарии будут одобрены перед появлением.

Сковороды из углеродистой стали и чугуна: в чем разница?

Большинство домашних поваров знакомы с чугунной посудой и, вероятно, владеют хотя бы одной посудой. Он доступен по цене, универсален, практически неразрушим и отлично подходит для всего, от поджаривания стейков до выпечки кукурузного хлеба.

Сковороды из углеродистой стали менее популярны, несмотря на то, что они предлагают большую часть (если не все) преимуществ чугуна — не обязательно за меньшие деньги, но, возможно, с меньшими хлопотами.

Давайте посмотрим на них, разберем различия и то, для чего они хороши и для чего не очень хороши.

Что такое чугун?

Вы могли подумать, что чугун сделан из чистого железа, но это не так. Чугун на самом деле представляет собой сплав железа и углерода, как и сталь, с основным отличием в том, что в чугуне больше углерода. В то время как сталь требует содержания углерода не более 2 процентов, чугун обычно содержит от 2 до 3,5 процентов углерода.

Именно содержание углерода придает чугуну грубый, слегка неровный вид. Его более высокое содержание углерода делает чугун более хрупким, чем сталь (вот почему он должен быть таким тяжелым и толстым — если бы он был тоньше, он бы сломался). А поскольку это плохой проводник, он сохраняет тепло в течение длительного времени (при этом требуется больше времени для нагрева и охлаждения).

Что такое углеродистая сталь?

Сталь также является сплавом железа и углерода, но чтобы считаться сталью, она должна содержать менее 2 процентов углерода.Нержавеющая сталь содержит 1,2 процента углерода (вместе с хромом, предотвращающим коррозию), тогда как углеродистая сталь содержит 2 процента.

Углеродистая сталь имеет матовую поверхность по сравнению с блестящей нержавеющей сталью. Углеродистая сталь намного тверже нержавеющей стали (что делает ее идеальной для изготовления ножей, которые остаются острыми, но также труднее затачивать), но она может подвергаться коррозии и ржаветь, тогда как нержавеющая сталь — нет. Углеродистая сталь также дороже (иногда значительно), чем чугун.

Готовка на чугунной сковороде

Чугунные сковороды прекрасно подходят для использования на кухне из-за их долговечности, универсальности, сохранения тепла и доступности. Поскольку они такие горячие, они могут поджарить стейк за считанные минуты, а поскольку они одинаково безопасны как на плите, так и в духовке, вы можете поджаривать, запекать, тушить и жарить с ними — вы даже можете использовать их на гриле или под жаровню.

И когда они правильно приправлены, они действительно приобретают антипригарную поверхность. Тем не менее, они никогда не будут лучшим выбором для приготовления яиц, и, как правило, они слишком тяжелые для обжаривания.Кроме того, если вы попытаетесь кипятить кислую жидкость в чугуне, например, томатный соус, кислота разрушит антипригарную приправу и придаст металлический привкус вашей пище.

Уход за чугунными сковородами

Большинство чугунных сковородок в наши дни имеют уже прошедшие сезонные испытания. «Приправа» — это нежирный слой масла, который приклеивается к поверхности сковороды и защищает ее от ржавчины, а также придает антипригарные свойства. И хотя сама сковорода очень прочная, эту приправу можно соскоблить, если поцарапать ее металлическим шпателем.

Таким образом, уход за чугуном, по сути, сводится к сохранению приправы, что означает его сушку сразу после стирки (для предотвращения ржавчины) и нанесение слоя масла после каждого ополаскивания водой с мылом. Не допускайте попадания посуды в посудомоечную машину и вымойте ее вручную водой с мылом. Вопреки распространенному мнению, мыло не может удалить приправу (хотя чрезмерное очищение может).

Сковороды эмалированные чугунные

Некоторые чугунные сковороды имеют эмалевое покрытие, что упрощает уход за ними, поскольку эмаль защищает поверхность от ржавчины и коррозии.Обратной стороной является то, что эмалевое покрытие может треснуть при температурах до 400 F, что в некоторой степени противоречит предназначению чугуна. Он также может расколоться, если ударить его достаточно сильно, и, хотя его легче чистить, чем обычный чугун, он никогда не будет антипригарным, потому что на эмали нет возможности накапливать приправу.

Готовка на сковороде из углеродистой стали

Одним из больших преимуществ углеродистой стали перед чугуном является то, что сковороды из углеродистой стали нагреваются намного быстрее. А поскольку он более проводящий, чем чугун, он нагревается более равномерно, с меньшим количеством горячих точек.Но даже при этом он по-прежнему способен нагреваться до достаточно высокой температуры, чтобы полностью прожарить стейк, и его также можно использовать на плите и в духовке.

Углеродистая сталь, как и чугун, также требует выдержки. Разница в том, что вам, скорее всего, придется приправлять его самостоятельно. Это просто вопрос следования инструкциям производителя, и это не сложно, но это дополнительный шаг.

Но, в отличие от чугуна, сковороды из углеродистой стали идеально подходят для приготовления яиц, омлетов и блинов, а также рыбы, которая, как известно, прилипает.Более гладкая поверхность и добавка приправ — вот что делает углеродистую сталь такой скользкой.

А поскольку он легче, вы можете легко использовать его для тушения. На самом деле, если бы не тот факт, что кислая пища лишит приправы, как и в случае с чугуном (а также придет неприятный привкус), у вас может возникнуть соблазн заменить все сковороды из нержавеющей стали углеродистой сталью.

Уход за поддонами из углеродистой стали

Однако уход за углеродистой сталью, которая склонна к ржавчине, сложнее, чем уход за нержавеющей сталью, хотя и не намного сложнее, чем уход за чугуном.

Опять же, очистка заключается в том, чтобы аккуратно вымыть, тщательно высушить и нанести тонкий слой масла.

Что такое чугун

На главную> Советы и факты> Что такое чугун

Термин « чугун » обозначает целое семейство металлов с широким спектром свойств. Это общий термин, такой как сталь, который также обозначает семейство металлов. И стали, и чугуны в основном состоят из железа с углеродом (C) в качестве основного легирующего элемента.Стали содержат менее 2% и обычно менее 1% C, в то время как все чугуны содержат более 2% C. Около 2% — это максимальное содержание C, при котором железо может затвердеть как однофазный сплав со всем C в растворе. в аустените. Таким образом, чугуны по определению затвердевают как гетерогенные сплавы и всегда имеют более одного компонента в своей микроструктуре.

В дополнение к C, чугуны также должны содержать значительное количество кремния (Si), обычно от 1 до 3%, и, таким образом, они фактически являются сплавами железо-углерод-кремний.Высокое содержание C и Si в чугунах делает их отличными литейными сплавами. Их температуры плавления заметно ниже, чем у стали. Расплавленное железо более жидкое, чем расплавленная сталь, и менее реагирует с формовочными материалами. Образование графита более низкой плотности в чугуне во время затвердевания уменьшает изменение объема металла от жидкого к твердому и делает возможным производство более сложных отливок. Однако чугуны не обладают достаточной пластичностью для прокатки или ковки.

Различные типы чугуна не могут быть определены по химическому составу из-за сходства между типами.В таблице 1 перечислены типичные диапазоны составов для наиболее часто определяемых элементов в пяти основных типах чугуна.

Таблица 1. Диапазон составов для типичных нелегированных чугунов

Процент (%)
Тип Утюг	Углерод	Кремний	Марганец	Сера	фосфор
Серый	2.5-4,0	1,0–3,0	0,2–1,0	0,02–0,25	0,02–1,0
Пластичный	3,0-4,0	1,8–2,8	0,1–1,0	0,01-0,03	0,01-0,1
Компактный графит	2.5-4,0	1,0–3,0	0,2–1,0	0,01-0,03	0,01-0,1
Гибкий (литой белый)	2. -2.9	0,9–1,9	0,15–1,2	0,02-0,2	0.02-0,2
Белый	1,8–3,6	0,5–1,9	0,25-0,8	0,06-0,2	0,06-0,2

Существует шестая классификация для коммерческих целей — высоколегированные чугуны. Они имеют широкий диапазон базового состава, а также содержат большое количество других элементов.

Присутствие некоторых второстепенных элементов также жизненно важно для успешного производства каждого типа железа. Например, зародышеобразователи, называемые модификаторами, используются при производстве серого чугуна для контроля типа и размера графита. Незначительные количества висмута и теллура используются в производстве ковкого чугуна, а присутствие нескольких сотых процента магния (Mg) вызывает образование сфероидального графита в высокопрочном чугуне.

Кроме того, состав чугуна должен быть адаптирован к конкретным отливкам.Мелкие и крупные отливки из одного сорта чугуна не могут быть изготовлены из металла одного и того же состава. По этой причине большинство отливок из чугуна покупают на основе механических свойств, а не состава. Обычное исключение — отливки, требующие особых свойств, таких как коррозионная стойкость или устойчивость к повышенным температурам.

Различные типы чугуна можно классифицировать по их микроструктуре. Эта классификация основана на форме и форме, в которой большая часть углерода содержится в железе.Эта система предусматривает пять основных типов: серый чугун, высокопрочный чугун, ковкий чугун, чугун с компактным графитом (CGI) и белый чугун. Каждый из этих типов может подвергаться умеренному легированию или термообработке без изменения его основной классификации. Высоколегированные чугуны, обычно содержащие более 3% добавленного сплава, также могут быть индивидуально классифицированы как серые или высоколегированные чугуны или белые, но высоколегированные чугуны коммерчески классифицируются как отдельная группа.

следующий: Серый чугун >>

Если вы хотите получить дополнительную информацию о Atlas Foundry Company, отливках из серого чугуна и других услугах, которые мы предоставляем, позвоните нам по телефону (765) 662-2525 , заполните нашу контактную форму или напишите в отдел продаж.

Услуги | Продукты | Оборудование | Преимущества | FAQs
Советы и факты | Ссылки | О литейной фабрике Атлас | Глоссарий литейного производства
Связаться с Atlas Foundry | Карта сайта | Вернуться домой

---

Atlas Foundry Company, Inc.