Чем отличается чугун от железа кратко

Обновлено: 05.07.2024

Многие люди довольно часто путают чугун и сталь. Эти металлы действительно очень схожи друг с другом, однако между ними есть и ряд определённых различий. О том, в чём же заключается разница между чугуном и сталью, расскажем в этой статье.

Как отличить визуально?

В первую очередь чугун от стали можно отличить на глаз. Так, если предмет сделан из чугуна, то на его сломе можно будет разглядеть сероватый матовый оттенок, в то время как железо в этом же месте будет более светлым и обладать глянцевой текстурой. Общий цвет изделия тоже поможет точно определить, из чего оно сделано: из железа или чугуна. Так, стальные изделия будут светлее по оттенку, нежели чугунные. Чаще всего к этому добавляется и глянец. Чугунные же изделия будут более тёмными, а их поверхность – матовой.

Стоит обратить внимание и на трещины, если таковые присутствуют на изделии. Так, предметы из стали, как правило, являются высокоуглеродистыми, а потому трещинки на них будут создавать эффект раскола. В это же время трещины на стальных изделиях, которые являются низкоуглеродистыми, будут выглядеть как разрывы пластичного типа.

Различия физико-химических характеристик

Отличить чугун от стали можно и по физико-техническим характеристикам. Так, самое главное, что нужно знать, – это то, что в чугуне содержится больше 2,14% углерода. У стали же значение обычно ниже. Из этого вытекает ряд признаков, присущих чугуну: он лёгкий, твёрдый, чёрный и обладает низкой температурой для плавления. Сталь же за счёт низкого содержания в своём составе углерода тяжелее и обладает высокой прочностью и твёрдостью. Кроме того, этот металл легко поддаётся обработке, именно по этой причине его так часто используют для сварки, резания, проката и ковки – этим обуславливается и высокая теплопроводность таких изделий. Конструкции же из чугуна можно сделать только с помощью литья, из-за чего они обладают повышенной пористостью, что не очень хорошо отражается на их теплопроводности.

Стоит отметить и тот факт, что для чугуна, как правило, закалка не требуется, тогда как стали она очень нужна. При этом при производстве, если коснуться основных фаз, чугун является первичным продуктом, а сталь, в свою очередь, конечным – данный фактор значительным образом влияет на ценообразование и легко объясняет высокий ценник на последний металл. Кроме того, стоит обратить внимание и на ряд других физико-химических характеристик этих металлов.

Так, чугун отличается своей шероховатостью и тёмным цветом, а плавится он при температуре от 1000 до 1600 градусов, остывая при этом примерно за 10 минут. В составе, помимо углерода, он имеет фосфор, кремний, молибден, серу и марганец, а также ряд других добавок. Плотность этого металла может варьироваться от 7200 до 7600 кг/м3, а его удельная теплоёмкость составляет 540 Джоулей. При этом стоит обратить внимание на пониженную пластичность чугуна. Кроме того, он легко магнитится за счёт высокого содержания углерода в составе, а также крошится, если на него воздействует давления, отличается склонностью к образованию трещин и обладает повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью.

Данный металл часто используют для создания корпусных деталей, блоков, а также для выплавки сталей, где он является главной шихтовой составляющей. Кроме того, его часто задействуют для изготовления посуды, больших труб, корпусов тех или иных станков, а также двигателей. Сталь же, в свою очередь, отличается характерным отблеском и является сплавом железа и углерода, плавится она при температуре от 1300 до 1500 градусов. Этот металл отличается своей гладкостью, его плотность варьируется в пределах от 7700 до 7900 кг/м3, а теплоёмкость составляет около 462 Джоулей. Кроме того, сталь пластична и легко легируется с разными химическими элементами, что необходимо для смены характеристик и назначения. А вот магнитится данный материал не всегда, это во многом зависит от особенностей его состава.

Стоит отметить и то, что эта разновидность легко поддаётся обработке давлением, однако обладает пониженной коррозионной стойкостью. Металл активно используют в машиностроении и приборостроении. Он также подходит для изготовления деталей разной сложности, столовых приборов, кузнечных и слесарных инструментов, а также хирургических принадлежностей.

Железо представляет собой металл, а также химический элемент. В качестве элемента он представлен символом Fe и атомным номером 26, принадлежащим к группе 8 и периоду 4. В качестве химического элемента его размещение на периодической таблице классифицирует его как переходный металл. Железо вместе со своими сплавами является наиболее широко используемым металлом и самыми распространенными ферромагнитными материалами в повседневном использовании. Металл выглядит блестящим и серебристо-серого цвета, но образует коричневое покрытие ржавчины (оксид железа) при воздействии воздуха в результате окисления. Монокристаллы железа в чистом виде, как правило, мягкие, но они усиливаются при добавлении небольшого количества примесей, например углерода. Когда железо сплавляется с другими металлами, а углерод в небольших количествах производит сталь, которая может быть более чем в тысячу раз сложнее, чем железо. Среди всех железных метеоритов и в планетарных металлических ядрах, таких как земля, железо образует самый обильный металл, а также в ядре красных гигантов. В чистом виде железо представляет собой металл, но поскольку он легко окисляется при воздействии влаги и кислорода, он редко встречается в чистом виде над земными поверхностями. Чистое металлическое железо может быть извлечено из его руд, таких как гематит железной руды, путем удаления кислорода при высокой температуре в процессе, известном как химическое восстановление.

Чугун - это термин, который обычно относится к серому железу. Как правило, чугун является общим термином, обозначающим большую группу ферросплавов, которые затвердевают с эвтектикой. Чтобы идентифицировать сплав, цвет его поверхности с трещинами используется для определения того, какой сплав он имеет. Например, белый чугун назван так из-за его белой поверхности с трещинами, что связано с его карбидными примесями, которые позволяют трещинам проходить прямо. Серый чугун также назван так из-за его серой поверхности при разрыве, вызванный изгибом прохожой трещины графитическими хлопьями, которые, когда материал ломается, инициируют бесчисленные новые трещины. Железо составляет самый большой процентный вес материала сплава, в то время как углерод и кремний составляют основные легирующие элементы. По весу литые чугуны содержат от 2,1 до 4% углерода. Чугун обычно хрупкий, за исключением ковкого чугуна. Чугун теперь являются популярными техническими материалами с широким спектром применений из-за их низкой температуры плавления, хорошей обрабатываемости, износостойкости и деформации и хорошей текучести. Чугун также устойчив к окислительным эффектам ржавления.

Железо представляет собой чистый металл, существующий как единый элемент, тогда как чугун - это легированное железо, которое сплавляется железом с такими элементами, как углерод или кремний.

Металл железа подвергается окислению при воздействии воздуха и влаги с образованием ржавчины, в то время как чугун не окисляется влажностью.

Кристаллы железа мягкие, а чугун имеет тенденцию быть хрупкими.

Металл железа имеет постоянные свойства, в то время как металл чугуна изменяется в зависимости от типа добавляемого легирующего элемента.

Чугун – это сплав железа с достаточным содержанием углерода (от 2,14 до 6,67 %). Концентрация добавленного вещества влияет на ковкость, пластичность и твердость металла, поэтому из сплава железа и менее 2,14 % углерода получают сталь. Чугунный сплав очень тверд и хрупок, плохо поддается отливке и обработке режущими инструментами. Поэтому отличить чугун от стали достаточно просто по свойствам, внешнему виду и характеристикам.

Высокое содержание углерода придает высокоуглеродистому железному сплаву темный, практически черный цвет. Визуально отличить чугун от стали можно по отсутствию блеска. Также на его поверхности образуется спель – крупные включения пластинчатого графита, которые на изломе видны невооруженным глазом. Появляются они в результате кристаллизации высокоуглеродистых сплавов.

Основные характеристики

Помимо углерода, в состав сплава добавляют марганец, серу, фосфор, кремний, молибден и др. Углерод в нем находится в виде графита или цементита (карбида железа), а их количество определяет разновидность металла. Для всех видов сплава характерна высокая плотность – около 7200 кг/куб. м.

Отличить чугун от другого металла можно по плохой свариваемости. В процессе нагрева происходит окисление кремния в составе железного сплава. Из-за более высокой температуры плавления оксид кремния затрудняет процесс сварки, поэтому неразъемные соединения образуются с трудом. При этом у чугунных сплавов относительно низкая температура плавления (от 1150 до 1200 °C, что ниже по сравнению со сталью и чистым железом).

Виды сплавов

белый – металл с изломом светло-серого оттенка, который плохо поддается обработке, но обладает высокой твердостью;
серый – материал с высоким содержанием углерода в виде графита, который обладает хорошими литейными свойствами, легко обрабатываем и подходит для производства элементов станков, станин, крышек, шкивов и прессов;
ковкий – металла, полученный в результате термической обработки белого сплава с образованием хлопьевидного гранита (востребован в автомобильном производстве, при изготовлении сельскохозяйственной техники и запчастей для нее);
половинчатый – материал для производства износостойких фрикционных деталей;
высокопрочный – сплав с шаровидным графитом в составе для производства труб и элементов машин.

Чтобы понять, как отличить чугун, важно изучить характерные особенности и сферы применения его разновидностей.

Металлы, которые часто путают

Высокоуглеродистый сплав железа часто путают с другими металлами, используемыми для производства сантехники, фитингов, запорной арматуры, запчастей станков, радиаторов. Над тем, как определить чугун, задумываются при попытке сдать металлолом в пункт приема. Лом этого металла – один из самых дешевых, поскольку он плохо поддается переработке, хрупок, из него с трудом удаляются вредные примеси (фосфор и сера).

Поэтому перед поездкой в пункт приема важно определить, чугун или сталь перед вами. Также нередко путают его с чистым железом, алюминием и силумином – сплавом алюминия и кремния, применяемым для производства сковород, кастрюль, смесителей, кранов и др. Отличить чугун от железа и других металлов можно в домашних условиях: по цвету, магнитным свойствам, прочности и даже звуку!

Отличия от железа

Чистое железо – материал, который можно увидеть только в лаборатории. В природе оно практически не встречается, а также не применимо для серийного производства запчастей, сантехнических изделий и предметов быта. Определить, чугун или железо перед вами, можно по внешнему виду: железо имеет светло-серебристый цвет, очень мягко и пластично, а также сильно подвержено коррозии.

При этом важно не путать железо и его производную – сталь. Эти понятия не взаимозаменяемы. Сталь – сплав железа, незначительного количества углерода, марганца, кремния, серы и фосфора. Этот железоуглеродистый сплав является эластичным, деформируемым, ковким. Отличить сталь от чугуна на глаз также бывает непросто: похожий состав придает им схожие оттенки, но совершенно разные свойства и характеристики. Сталь проще в обработке, прочнее, не боится ударов и механических воздействий.

Как отличить чугун от стали?

Сталь – высокопрочный материал с температурой плавления примерно 1300–1500 °C. Из нее производят:

слесарные инструменты (молотки, зубила, отвертки, косы, пилы, ножницы и т.д.);
детали машин (толкатели, зубчатые колеса);
пружины и рессоры;
кузнечные инструменты;
изделия для обработки камня и древесины;
трубы и радиаторы;
хирургическое оборудование;
стройматериалы;
посуду, столовые приборы и предметы быта.

Распространено мнение, что отличить чугун от стали можно магнитом. Утверждение верно отчасти, поскольку магнитные свойства металла зависят от состава. Не магнитят аусетнитные и аустенитно-ферритные сплавы с высоким содержанием хрома (до 20 %) и никеля (до 15 %). Включение в состав титана, молибдена, ниобия также снижает магнитные свойства металла.

Отличия стали и чугуна

Высокоуглеродистый сплав магнитится всегда, а сталь – в зависимости от состава. Также чугун определяют по цвету и состоянию поверхности: изделия из него имеют темный, почти черный матовый цвет, а на изломе металл – темно-серый. Также чугунные предметы более массивны и больше весят по сравнению со стальными аналогами, хотя плотность стали значительно выше – до 7900 кг/куб. м.

Сталь лучше поддается обработке, поэтому предметы из нее производят методом штамповки. Непрочный, непластичный чугун пригоден для изготовления литых изделий. Он не выдерживает сильные удары и может расколоться, поэтому отличить его поможет сильный удар молотком. При этом он пористый и дольше удерживает тепло, а потому еще один вариант проверки – сильный нагрев. Чугунные изделия прогреваются медленно, но равномерно, а остывают в течение минимум 10 минут.

Отличия от алюминия

Магнитом отличить чугун можно не только от стали, но и от алюминия – серебристо-белого легкого металла. Это вещество является парамагнетиком, поэтому обладает внешней магнитной восприимчивостью (при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов отличны от нуля). Относительная магнитная проницаемость металла незначительно больше единицы, а магнитное поле в нем возрастает несущественно. Соответственно, алюминий магнитится, но очень слабо. Визуально это не различимо, поэтому принято считать, что он не магнитит. Помимо магнитных свойств, у металлов есть и другие различия: цвет, масса, плотность, твердость и гибкость. Поэтому отличить их друг от друга можно и другими способами.

Как отличить алюминий от чугуна?

1 кубический метр алюминия весит 2 700 кг, а чугуна – более 7 000 кг. Первый менее плотный, а потому изделия из него должны быть значительно легче по сравнению с чугунными. Но следует учесть, что алюминий менее прочен, поэтому предметы из него делают толстостенными, что сказывается на весе.

Алюминиевые изделия светлее, имеют слегка блестящую поверхность. В атмосферных условиях металл сразу покрывается прозрачной газопроницаемой оксидной пленкой. Алюминий – гладкий и ровный, а чугун – темный, пористый и шершавый. Существенное отличие металлов – твердость: алюминий легко согнуть, а от ударов на его поверхности образуются вмятины. Чугун невозможно согнуть: под действием больших нагрузок он расколется, но не деформируется.

Особенности сдачи чугунного лома

Этот вид черного металлолома наиболее востребован, а относят его к металлическому мусору. Его утилизируют, переплавляют на металлургических предприятиях и даже перерабатывают, превращая в сталь путем снижения концентрации углерода. Большая часть чугунного лома – промышленного происхождения.

На металлолом сдают устаревшие станки, оборудование, демонтированные металлоконструкции. Стоимость такого лома относительно невысока, но ввиду большой массы за эти предметы можно выручить хорошие деньги.

Отличить чугун от алюминия, стали, железа можно по цвету, массе и даже звучанию (чугунные изделия – самые звонкие, поэтому при ударах издают громкие, резкие звуки). Но наиболее надежный способ – отдать образец металла в нашу лабораторию, оборудованную спектрометром. Мы точно определим состав сплава и предложим лучшую стоимость металлолома!

И опять здравствуйте! Недавно, разглядывая дома чугунную сковородку, поймал себя на мысли, что я знаю - она из железного сплава сделана, но все же, в чем отличие её, например, от железного лома или ножа - не представляю. Вот, решил в этой теме разобраться, приглашают и вас вместе со мной.

Кстати, об интересных свойствах металлов мы уже писали. Если вам интересна эта тема, можете почитать картинки в предыдущей статье .

Все же, начнем. На первый взгляд кажется, что железный лом, нож и чугунная сковородка сделаны из разных металлов. Например, железный лом- неказистый, шероховатый, покрытый темными окалинами. Если бы у нас было много сил, мы могли бы его согнуть, и он сам не разогнется. Тяжёлая работа как раз для него.

Стальной нож - гладкий, блестящий, острый. Если мы его согнем, то он сам и выпрямится, потому что он упругий. А если его посильнее согнуть - сломается.

Чугунная сковородка - серая, почти чёрная от содержащегося в её составе угля. На самом деле она хрупкая: если ударить её молотком, она разобьется. Ворочать глыбы и резать и колоть чугунная сковородка не в силах, но зато приготовить еду - его дело.

Оказывается, эти три вещи сделаны разными способами.

Лом выковали из куска раскалённого железа. Нагретое докрасна железо становится мягким и податливым, его можно ковать - ударами молотка придавать любую форму. Нож тоже выковали, но потом закалили: нагретое докрасна железо опустили в холодную воду. От этого сталь становится ещё твёрже.

Чугун ковать нельзя: сильно нагреваясь, он сразу плавится, и становится жидким. Чугунную сковородку не выковали, а отлили. Просто вылили расплавленный чугун в нужную форму. А затем дали ему застыть.

Так в чем же отличие первого от второго, а второго от третьего? Оказывается все дело в количестве угля в сплаве: в железе его мало, в стали побольше, а в чугуне много.

Например, можно самому проверить, сколько в металле угля: на шлифовальном станке попробовать наточить нож, и, если искры ветвятся, как дерево,- значит угля в стали много. Чем больше ветвятся искры, тем больше в угля в сплаве. Если искры будут вылетать в виде огненных линий без всяких разветвлений - нож сделан не из стали, а из железа.

Так, по самым простым признакам можно иногда определить, из чего сделана вещь.

Некоторая информация взята из книги "Сто тысяч почему". Л.:Дет. лит.,1989.

Читайте также: