Jaka jest różnica między stalą a żeliwem?

Produkty hutnictwa żelaza i stali w przemyśle metalurgicznym są wykorzystywane zarówno w życiu codziennym, jak iw produkcji. Oba materiały są unikalnymi stopami żelaza i węgla. Wszyscy wiedzą, że żelazo wydobywa się z głębi ziemi w ogromnych ilościach. Ale w swojej czystej formie nie można go wykorzystać, ten element jest zbyt miękki, a zatem nie nadaje się do wytwarzania produktów o wysokiej wytrzymałości. Dlatego do celów przemysłowych, budowlanych i domowych nie używa się czystego żelaza, lecz jego pochodnych, żelaza i stali. Jaka jest różnica między stalą a żeliwem?

Produkcja żelaza i stali

Żeliwo i stal są stopami żelaza i węgla.

Ich różnica przejawia się w wielu cechach, a wspólność elementów w produkcji nie nadaje materiałowi identycznych cech.

Gradacja stali i żeliwa

Powrót do spisu treści

Stal

Schemat produkcji stali

Schemat produkcji stali.

Do produkcji stali żelazo jest łączone z węglem i różnymi zanieczyszczeniami. Warunkiem wstępnym jest zawartość węgla nie większa niż 2% (zwiększa wytrzymałość), a żelazo nie jest mniejsze niż 45%. Pozostała część składa się ze składników wiążących stop (chrom, molibden, nikiel itp.). Chrom zwiększa wytrzymałość stali, jej twardość i odporność na zużycie. Nikiel zwiększa wytrzymałość, wiązkość i twardość, zwiększa właściwości antykorozyjne i utwardzenie. Krzem dodaje wytrzymałości, twardości i elastyczności stali, zmniejsza jej lepkość. Mangan poprawia spawalność i hartowność, a metalurgi emitują różne rodzaje stali. Klasyfikuj je zgodnie z objętością pozostawianych elementów. Na przykład zawartość ponad 11% metali stopowych daje stal wysokostopowa. Istnieje również:

  1. Stal niskostopowa - do 4%.
  2. Stal stopowa - do 11%.
Własności mechaniczne stali

Własności mechaniczne stali.

Według ilości węgla stal dzieli się na:

  • niskoemisyjny metal - do 0,25% C;
  • średnio-węglowy metal - do 0,55% C;
  • metal wysokowęglowy - do 2% C.

Skład pierwiastków niemetalicznych (fosforyny, siarczki) klasyfikuje metal w:

  • zwyczajny;
  • jakość;
  • wysoka jakość;
  • szczególnie ze stali wysokiej jakości.

W wyniku tego wszystkie rodzaje stali są trwałym, odpornym na zużycie i odpornym na odkształcenia stopem o temperaturze topnienia od 1450 do 1520 ° C.

Powrót do spisu treści

Żeliwne

W produkcji żelaza żelazo i węgiel są również stopowane. Główną różnicą żelaza od stali jest zawartość tej ostatniej w mieszaninie. Powinien wynosić więcej niż 2%. Ponadto mieszanina zawiera zanieczyszczenia: krzem, mangan, fosfor, siarkę i metale stopowe. Żeliwo jest bardziej kruche niż stal i zapada się bez widocznych deformacji. Węgiel w metalu jest reprezentowany przez grafit lub cementyt, podczas gdy objętość i kształt elementu dają definicję stopu:

Produkcja żelaza

Produkcja żeliwa.

  1. Białe żeliwo, w którym cała objętość węgla jest reprezentowana przez cementyt. W przerwie materiał ten jest biały, bardzo twardy, ale delikatny. Jest łatwy w obróbce i służy do produkcji odmian kuźniczych.
  2. Szary - węgiel jest reprezentowany przez grafit, który nadaje plastyczności materiału. Miękki, skłonny do cięcia, o niskiej temperaturze topnienia.
  3. Ciągliwy, który jest otrzymywany z białego żeliwa przez specjalne wyżarzanie (marnienie) w specjalnych piecach grzejnych w temperaturze 950-1000 ° C. Jednocześnie znacznie kruchość i twardość charakterystyczne dla białego żeliwa są znacznie mniejsze. Żeliwo sferoidalne nie jest kute, a nazwa wskazuje tylko jego plastyczność.
  4. Żeliwo o dużej wytrzymałości zawierające grafit sferoidalny powstały podczas procesu krystalizacji.

Ilość węgla w stopie określa jego temperaturę topnienia (im wyższa zawartość pierwiastka, tym niższa temperatura i większa płynność podczas ogrzewania). Dlatego żeliwo jest płynnym, nieciągliwym, kruchym i trudnym do obróbki materiałem o temperaturze topnienia od 1150 do 1250 ° C.

Powrót do spisu treści

Odporność na korozję

Oba stopy są korozyjne, a niewłaściwa obsługa przyspiesza ten proces.

Pobieranie żelaza z rudy

Pobieranie żelaza z rudy.

Żeliwo w trakcie użytkowania pokryte jest na wierzchu suchą rdzą. Jest to tak zwana korozja chemiczna. Mokra (elektrochemiczna) korozja wpływa na żeliwo wolniej niż stal. Początkowo wniosek sugeruje, że właściwości antykorozyjne żeliwa są znacznie wyższe. W rzeczywistości oba te stopy są jednakowo podatne na korozję, a tylko w przypadku produktów z żeliwa ze względu na grube ściany proces ten trwa dłużej. To na przykład może wyjaśnić różnicę w żywotności kotłów: stal - od 5 do 15 lat, żeliwo - od 30 lat.

W 1913 roku Harry Brearly dokonał odkrycia w dziedzinie metalurgii. Stwierdził, że stal o wysokiej zawartości chromu ma dobrą odporność na korozję kwasową. Tak powstała stal nierdzewna. Ma również własną gradację:

  1. Stal odporna na korozję ma odporność na korozję w elementarnych warunkach przemysłowych i domowych (ropa naftowa i gaz, światło, przemysł maszynowy, narzędzia chirurgiczne, przyrządy gospodarstwa domowego ze stali nierdzewnej).
  2. Stal żaroodporna jest odporna na wysokie temperatury i środowiska korozyjne (przemysł chemiczny).
  3. Żaroodporna stal różni się zwiększoną wytrzymałością mechaniczną w warunkach wysokich temperatur.
Powrót do spisu treści

Szok termiczny i odporność na uderzenia

Porównawcze działanie żelaza i stali

Wskaźniki porównawcze żelaza i stali.

Żeliwo i stal są często wykorzystywane do produkcji kotłów grzewczych. W tym przypadku kwestia odporności na szok termiczny staje się szczególnie ważna. Jeśli zimna woda dostanie się do nieogrzewanego kotła na żeliwo, może pęknąć. Szok termiczny wyrobów stalowych nie jest straszny. Stal jest bardziej elastyczna i toleruje różnice temperatur. Jednak duże i częste spadki temperatury w stali przyczyniają się do powstawania "zmęczonych" stref, aw rezultacie do pęknięć w miejscach osłabionych przez spawanie.

Dobra plastyczność sprawia, że ​​wyroby stalowe są odporne na uszkodzenia mechaniczne. Kruchość żeliwa nieuchronnie prowadzi do powstawania pęknięć po uderzeniu lub wypaczeniu.

Żeliwo szare charakteryzuje się bardziej jednorodną strukturą, lepszą plastycznością i właściwościami antykorozyjnymi i jest w stanie wytrzymać duże zmiany temperatury.

Wnioski:

  1. Żeliwo jest mniej trwałe i twardsze niż stal.
  2. Stal jest cięższa i ma wyższą temperaturę topnienia.
  3. Niższa zawartość węgla w stali, w przeciwieństwie do żeliwa, pozwala na łatwiejsze przetwarzanie (gotowanie, cięcie, kucie).
  4. Z podobnego powodu produkty z żeliwa są wytwarzane tylko metodą odlewania, podczas gdy stal może być kuta i spawana.
  5. Wyroby stalowe są mniej porowate niż żeliwo, a zatem ich przewodność cieplna jest znacznie wyższa.
  6. Produkty wykonane z żeliwa mają z reguły czarny kolor i matową powierzchnię, natomiast stalowe są lekkie i błyszczące.

Powrót do spisu treści

Jak odróżnić żeliwo od stali?

Sposoby na odróżnienie:

  1. Zgodnie z gęstością produktu. Konieczne jest zważenie obiektu i określenie, ile wody będzie się przesuwać. Gęstość stali mieści się w przedziale 7,7-7,9 g / cm ³, szare żelazo - nie przekracza 7,2 g / cm ³. Ta metoda nie jest szczególnie niezawodna, ponieważ białe żeliwo ma gęstość między 7,6 a 7,8 g / cm3.
  2. Za pomocą magnesu. Żeliwo jest magnetycznie gorsze od stali. Wadą tej metody jest to, że stal o wysokiej zawartości niklu praktycznie nie przyciąga magnesu.
  3. Najdokładniejszą metodą jest określenie żeliwa za pomocą szlifierki i rodzaju formowanych wiórów. Powinien pobrać plik o małym nacięciu i przytrzymać go kilka razy na powierzchni obiektu. Powstałe trociny należy zebrać na papierze, złożyć dwukrotnie i energicznie przetrzeć. Żeliwo wyraźnie przebarwia papier, stal nie pozostawia prawie żadnych śladów.

Możesz wyciągnąć wnioski na temat wielkości materiału, kształtu i koloru iskier, które pojawiają się podczas szlifowania. Im więcej węgla, tym jaśniejsze i silniejsze będą wiązki jasnożółtych iskier. Jak już wiemy, żeliwo zawiera więcej węgla niż stali. Ponadto podczas wiercenia produktu za pomocą cienkiego wiertła można określić materiał według rodzaju żetonów. Żeliwne wióry dosłownie zamieniają się w pył w oczach, stal - przybiera formę skręconej sprężyny.

Dodaj komentarz