Чем чугун лучше стали

Среди металлов, производимых в одном технологическом процессе выделяются одни из самых распространенных — сталь и чугун. При том, что один делается в результате переделки другого, эти металлы существенно отличаются друг от друга, как по своему составу, так и по использованию в экономике.

Как варят сталь

Сталью называют железо-углеродистый сплав, в котором содержание углерода не превышает 3,4 процентов. Обычный показатель — в пределах 0,1-2,14 %. Он снижает пластические характеристики стали, при этом делая ее тверже и прочнее. В легированной и высоколегированной содержится более 45% железа. Упругость стали определяет ее востребованность при создании машиностроительной продукции, в первую очередь силовых пружин и рессор, амортизаторов, подвесок, растяжек и других упругих частей.

Независимо от форм и условий эксплуатации упругих частей машин, механизмов и приборов, у них есть общее замечательное качество. Оно заключается в том, что, несмотря на большие ударные, периодические и статические нагрузки у них нет остаточной деформации.

Стали классифицируют в соответствии с их назначением, химическим составом, структурой и качеством. Категорий назначений стали множество, в том числе такие как:

• Инструментальные.
• Конструкционные.
• Нержавеющие.
• Жаропрочные.
• Устойчивые к сверхнизким температурам.

Стали могут различаться по содержанию в них углерода, от низкоуглеродистых, в которых его до 0,25%, до высокоуглеродистых с 0,6-2%. В легированных может быть от 4 до 11 и выше процентов соответствующих добавок. В зависимости от содержания различных примесей они классифицируются на стали с обыкновенными качествами, высококачественные и обладающие особо высокими качествами.

При ее производстве главное — добиться снижения до необходимого уровня содержания серы и фосфора, делающих металл ломким и хрупким. При этом применяются разные способы, окисления углерода, которые могут быть мартеновским, конверторным и электротермическим. При мартеновском способе необходимо много тепловой энергии, которая выделяется при сжигании газа или мазута. С помощью электричества нагреваются дуговые или индукционные печи. Для конвертерного варианта внешнего источника тепла не нужно. Здесь обычно расплавленный чугун отделяется от примесей путем продувания через него кислорода.

Сырьем для производства стали служит металлом, передельный чугун, добавки, образующие шлаки и обеспечивающие легирование стали. Сам процесс плавки может проводиться в разных вариантах. Случается, что он начинается в мартеновской печи, а заканчивается в электрической. Или для того, чтобы получилась сталь, устойчивая против коррозии, она после плавления в электропечи сливается в конвертер. В нем она продувается кислородом и аргоном для минимизации содержания углерода. Плавится сталь при температуре 1450—1520 °C.

Как получают чугун

Сплав железа с углеродом также может именоваться чугуном. Однако в отличие от стали, в нем должно быть не менее 2,14 % углерода, придающему этому очень твердому материалу высокую хрупкость, При этом он становится менее пластичным и вязким. В зависимости от содержания в нем цементита и графита чугун может именоваться белым, серым, ковким и высокопрочным.

Первый содержит 4,3-6,67 % углерода. Он светло-серый на изломе. Используют его преимущественно для получения ковких чугунов с применением технологии отжига. Серым называется чугун по серому цвету его излома из-за наличия графита в пластинчатом виде и наличия кремния. В результате продолжительного отжига белого чугуна выходит чугун ковкий. У него повышенная пластичность и вязкость, удароустойчивость и большая прочность. Из него изготавливают сложные детали для машин и механизмов. Его маркируют буквами «К» и «Ч», после которых ставятся цифры, указывающие на предел прочности и относительное удлинение.

Высокопрочный чугун отличается наличием в нем шаровидного графита, не допускающего концентрации напряжений и ослабления металлической основы. Для его упрочнения используют лазер, что позволяет получать ответственные детали машин повышенной прочности. Для промышленных потребностей существуют различные классификации чугуна передельного, антифрикционного, легированного и графитсодержащего. Его температура плавления в пределах 1 150 до 1 200 °C.

Чугун зарекомендовал себя универсальным, недорогим и прочным материалом. Из него изготавливают сложные и массивные детали машин и механизмов, уникальные художественные изделия. Чугунные украшения и памятники украшают многие города мира. Столетиями служат людям искусно выполненные из него ограды старинных зданий, ступеньки в них, водопроводные и канализационные трубы. Чугунные люки закрывают коммуникационные колодцы на улицах многих населенных пунктов. Ванны, мойки и раковины, отопительные радиаторы из этого материала отличаются надежностью и долговечностью. Из чугуна отливают коленчатые валы и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, тормозные диски и другие детали автомобилей. Обычно чугунные детали после отливки подвергаются дополнительной механической обработке.

Что их отличает

Сталь и чугун являются материалами, широко используемыми в промышленности, на транспорте и в строительстве. Внешне они бывают очень схожими.

Однако существуют такие основные различия между ними:

1. Сталь является конечным продуктов сталеплавильного производства, а чугун — сырьем для него.
2. У стали прочность и твердость выше, чем у хрупкого чугуна.
3. В ней содержание углерода намного меньше, чем у чугуна.
4. Сталь тяжелее чугуна, у нее выше температура плавления.
5. Сталь можно обрабатывать путем резки, прокатки, ковки и пр., изделия из чугуна преимущественно отливаются.
6. Чугунные изделия пористые и имеют теплопроводность значительно ниже, чем стальные
7. Новые стальные детали имеют серебристый блеск, чугунные матовые и черные.
8. Для придания стали особых свойств, ее могут закаливать, с чугуном это не делают.

Многие задаются вопросом какую печь выбрать: чугунную или стальную? Чем одна лучше другой и правильным ли будет выбор.

Давайте вместе разберемся в том, какую печь для дома и дачи лучше выбрать.

1. Материал

Исторически наша память ассоциирует чугун с жаростойким материалом больше, чем со сталью. И в этом есть часть правды. Если взять недорогой чугун и сталь, то чугун окажется более термостойким и более удобным для создания печи. Достаточно отлить в формах 4 чугунные детали, промазать герметиком, соединить болтами и готова печка-буржуйка, которая прослужит сколько-то лет. Китайский производители заливают чугун в формы прямо на землю и он служит несколько лет максимум, но какая низкая цена у такого чугуна. Европейские гиганты отливают чугун с усиливающими компонентами по технологии вертикальной заливки Disamatic. Форма на отливку одно детали стоит несколько сотен тысяч евро, но на объемах в сотни тысяч штук дело себя оправдывает. Такой чугун служит десятки лет, но и цену европейцы хотят за не него гораздо большую. Чугунная панель толще, накапливает немного больше тепла.

Сталь тоже надо выплавить. После выплавки получают листы металла. Серьезные производители прогоняют их через станок снятия напряжения, другие просто режут его по формам. Если напряжение не снять, то при нагреве расширяясь металл будет издавать цокающие звуки. Соединять листы всем придется сплошной сваркой. Коэффициент расширения у стали гораздо больше, чем у чугуна и если соединить листы болтами, то места крепления через какое-то время просто оторвутся от постоянного расширения и сужения. А сплошная сварка предъявляет серьезные технологические требования к производителю. Ведь малейший брак повлечет разрыв шва от самой слабой точки. Шов должен быть сплошным, качественным, без разрывов. Сделать его могут или высококлассные специалисты или такие классные роботы. После сварки корпуса казалось бы можно топить. А нет. В зоне горения дров температура составит 700-800 градусов, а у обычной стали максимальная рабочая температура 600 градусов.

2. Устройство печи

В чугунных печах топка печи образуется стенками корпуса печи. Производитель может усилить ее двойными стенками, но они также будут из чугуна. Дверца, колосниковая решетка, верхняя плита выполняются из чугуна

Топка стальной печи в большинстве случае футеруется (выкладывается) шамотными кирпичами. Термостойким материалом, выдерживающим температуры до 1400С. В этом случае всю термическую нагрузку он принимает на себя, а стальной корпус является лишь каркасом, удерживающим как внутреннюю часть, так и внешнюю декоративную.

3. Внешний вид чугунных и стальных печей

Чугунные дровяные печи для дома и дачи отличаются в массе своей только по форме. Но формы надо признать самые разнообразные. Круглые, квадратные, овальные, треугольные. С перемычками, узорами. Самый распространенный цвет – черный. Он самый практичный, т.к. на нем не видно следы копоти. У именитых производителей вы найдете модели печей покрытые термостойкой эмалью. Известны белый, синий, коричневый, красный, бежевый цвета.

Но с разнообразием оформления стальных печей, чугунным никогда не сравниться. Возможен любой цвет корпуса. Только на стальной корпус могут быть установлены всевозможные виды керамики, покрытой однотонной краской или многослойным рисунком. На стальной корпус можно установить натуральный камень. Главное оставить зазор между корпусом и облицовкой печи. А если у печи есть зазор, то ее принцип отопления будет отличаться от чугунной, где никаких воздушных зазоров нет.

4. Принцип отопления чугунных и стальных печей

Чугунная печь как костер. Прогревает до костей только когда ты рядом с ним. Такой принцип передачи тепла называется излучающим. Тепло передается как от солнца – излучением. Все предметы находящиеся рядом: стены, мебель, пол – все начинает прогреваться и передавать тепло дальше. Здесь замечу, что именно поэтому чугунную печь надо ставить дальше от стен, чем стальную. Плюсы такой передачи тепла: не сушит воздух, приятно посидеть у печи.

А стальная печь у нас декорирована. И между декором и топкой находится воздушный канал. По мере нагрева топки воздух в канале начинает подниматься наверх, а на его место снизу поступать холодный. Так происходит передача тепла, называемая конвекцией. По мере нагрева топки, движение воздуха увеличивается. И чем длиннее и теплее этот воздушный канал, тем быстрее движение воздуха в нем. Это дает нам более интенсивное перемешивание воздуха. Плюсом является быстрый обогрев и более равномерная температура. А минусом является осушение воздуха – нагревается ведь в первую очередь он, а уже потом все остальные предметы.

5. Долговечность

Долговечность очень сильно зависит от качества материала. Качественный чугун или сталь, футерованная шамотом (без футеровки надежды на долгий срок службы мало) служат десятилетиями при интенсивном использовании. Некачественный чугун может и прослужит столько, но только при условии, что печь используется как декор и топится раз-другой в году.

Как понять что такое «качественно»?

По внешнему виду понять очень сложно. Более простая сталь за счет блестящего вида может вызвать больше эмоций, но служить при этом будет в разы меньше. Ориентироваться лучше всего на гарантию и имя производителя. Именитые бренды не будут поступаться своей репутацией, но за гарантию качества они просят больше денег. Неизвестные бренды и производители с малой гарантией попросят с вас меньше денег за сам продукт, но вы заплатите в будущем более быстрым выходом печи из строя.

6. Мощность

При одних и тех же внешних размерах, чугунные печи являются более мощными. Причина в более объемной топке, вмещающей большее количество дров. Больше дров – больше тепловой мощности.

7. Обзор огня

При всем многообразии выбора печей стоит признать, что в основной массе разницы в обзоре огня нет. И чугунные и стальные печи представлены моделями с большими обзорными стеклами ориентированными как вертикально, так и горизонтально. Но если вы захотите печь со сквозным обзором (остекление с двух сторон) или обзором огня с трех сторон или с призматическим стеклом, то выбирать вам придется из стальных печей. Потому-что стали можно придать любую форму, а чугуну такое разнообразие форм не присуще.

8. Ремонтопригодность

Стальные печи без футеровки ремонтируют только сваркой. Варят кстати и чугунные печи. Но многие чугунные печи собраны на герметик и скреплены болтами. Поэтому разобрав печь и заменив деталь, мы можем заново ее собрать. В стальной печи с футеровкой шамотом ремонт как правило заключается только в замене кирпичей на новые. Поэтому с точки зрения ремонтопригодности я бы выбирал стальные печи с футеровкой топки.

9. Цены

На стальные печи цены начинаются от 5 000 и идут вплоть до 3 000 000 рублей. На чугунные печи цены начинаются с 20 000 и заканчиваются на отметке 300 000 рублей.

10. Для кого

Стальные печи без футеровки лучше не брать. Исключение – печи длительного горения, работающие на малых температурах.

Чугунные печи хорошо подойдут для отопления, особенно в дома большого объема.

Стальные печи с футеровкой топки подойдут для отопления и тем, кто считает печь непременным элементом дизайна дома.

Хотя, кто сказал, что чугунная не может?

С этим читают:

Почему камин надо топить сухими дровами 17.05.2017

В каждой инструкции производителя содержится требование о необходимости разжигать камин или печь дровами влажностью не более 15-20%. Неужели нельзя срубить дерево, распилить его и сразу начать топить?

Почему печь и камины должны быть с забором воздуха извне 17.01.2017

Идеальное решение для комфортного проживания и эксплуатации печи или камина обязательно должно включать в себя прямую подачу воздуха с улица в топочную камеру. Объясняем почему.

Каминные топки 700 17.12.2016

Почему так популярен 700 размер каминных топок в России? За что их так любят владельцы каминов? И почему они являются лидерами продаж? Разбираемся и выбираем вместе с экспертами Печилюкс. Присоединяйтесь!

8 способов сэкономить при покупке печи 11.08.2016

Изучаем не столь очевидные способы экономии

Как выбрать камин для дома: изучаем его устройство 27.08.2015

Услуги и сервис

Обращаем внимание, что представленная на сайте информация не является публичной офертой. Информация и изображения могут отличаться от фактических. Просим уточнять всю информацию по контактным телефонам указанным на сайте.

18.01.2018 18:12

Сталь и чугун – это одни из наиболее популярных видов литейных материалов, применяющихся в промышленности. По своим свойствам они довольно схожи, понять, чем отличается сталь от чугуна, можно разными способами. Некоторые из методов можно использовать только в заводских условиях с помощью высокоточного оборудования, другие подходят для применения в быту.

Основное отличие чугуна от стали заключается в составе металлов. Сталь представляет собой сплав железа (45%) с углеродом (не более 2%) и легирующими примесями, в качестве которых могут выступать такие вещества, как никель, молибден либо другие. Этот металл отличается высокой прочностью, пластичностью, легкостью обработки. В состав чугуна также входит железо с углеродом, но последнего должно быть от 2% и больше. В качестве легирующих добавок обычно выступает кремний, фосфор, марганец или другие компоненты.

Различия физико-химических характеристик

Основная разница в качествах этих металлов заключается в следующем:

• Твердость стали выше, чем у чугуна.
• Масса стальных изделий меньше, при этом материал легче плавится.
• Определенные виды обработки доступны только для стальных заготовок (ковка, сварка), в то время как чугунные изделия изготавливаются только литьевым методом.
• Теплопроводность чугунных изделий ниже, чем у стальных аналогов.
• Чугун не нуждается в обязательной закалке.

Можно ли отличить чугун от стали визуально?

Если речь идет о фрагментах или заготовках, обработка которых не нанесет вреда, можно посмотреть на визуальные отличия металлов. На сломе изделия из чугуна появляется темно-серый матовый оттенок, стальная поверхность более светлая, имеет глянцевую текстуру. Внешний вид зависит от содержания углеродистых компонентов, различить их можно по типу трещин: на высокоуглеродистых стальных поверхностях они похожи на дефект в виде раскола, на изделии из низкоуглеродистого сплава железа трещины выглядят как разрыв пластичного типа.

На вопрос о том, можно ли отличить готовые изделия по оттенку или текстуре, можно дать однозначный ответ: предметы из стали более светлые, практически всегда имеют глянцевый оттенок, изделия из чугуна – темные и матовые.

Как отличить чугун от стали?

Чтобы отличать эти металлы друг от друга, можно использовать следующие способы:

• Сверление. Для этого понадобится взять насадку с маленьким диаметром и, выбрав на заготовке ровный участок, высверлить небольшое отверстие. Если при обработке материала образуется тонкая стружка, которая формируется в витую полоску длиной больше используемого сверла, имеет цвета побежалости по всей длине и достаточно хорошо гнется, заготовка сделана из стали. Чугунный сплав менее пластичен, он практически не образует вьюна, а стружка крошится от малейшего механического воздействия: ее легко растереть до состояния порошка, поскольку материал более хрупкий;
• Шлифование. Для этого используется углошлифовальная машинка, для обработки выбирают участок, на который не воздействуют силы трения, контакт с другими металлическими поверхностями или деталями, в противном случае после шлифовки изделие может быть непригодным к дальнейшему использованию. В процессе обработки требуется следить за цветом искры и ее формой. Если сплав чугунный, искра будет короткой, звездочка будет иметь красноватый тон, а если деталь сделана из стали, искр вылетает больше, они имеют увеличенный размер и продолговатую форму. Сами искры имеют желтый или белый цвет. Исключением являются стальные сплавы с повышенным содержанием углерода, которые дают короткую багровую искру с укороченным треком и малой звездочкой.

Методы механического воздействия могут применяться в бытовых условиях, когда нужно определить, чугун или сталь перед вами, без применения специального оборудования. В лаборатории может использоваться современная техника, с помощью которой проводится спектральный или микроскопический анализ свойств металлов. Эти методы обеспечивают результат высокой точности, но используются преимущественно в промышленных целях, на производстве и в научно-технической отрасли ввиду сложности и дороговизны оборудования.