Спросите металлурга:кованое железо против чугуна

В чем разница? Узнайте и узнайте, как они используются

Люди часто предполагают, что чугун и кованое железо — это взаимозаменяемые термины для ранних изделий из железа, но между ними огромная разница.

Кованое железо это железо, которое нагревали, а затем обрабатывали инструментами.

Чугун железо, которое расплавили, залили в форму и дали затвердеть.

Основное различие между чугуном и кованым железом заключается в том, как они производятся. Различия можно найти в названиях:кованый — это причастие прошедшего времени от работы («обработанное железо»), а каст описывает все, что образуется в процессе литья.

Различные методы производства создают металлы с разными сильными и слабыми сторонами, поэтому редко можно увидеть чугунную ограду или сковороду из кованого железа.

Что такое кованое железо?

Кованое железо состоит в основном из элементарного железа с добавлением небольшого количества (1—2%) шлака (побочный продукт плавки железной руды, обычно состоящий из смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия). Кованое железо изготавливается путем многократного нагревания материала и обработки его инструментами для деформации.

Кованое железо очень податливо, что позволяет нагревать и повторно нагревать его, а также придавать ему различные формы — кованое железо становится прочнее, чем больше оно обрабатывается, и характеризуется волокнистым внешним видом. Кованое железо содержит меньше углерода, чем чугун, что делает его более мягким и пластичным. Он также обладает высокой устойчивостью к усталости; если приложено большое давление, он подвергнется значительной деформации, прежде чем выйдет из строя.

Термин «кованое железо» сегодня часто используется неправильно; он обычно используется для описания конструкций, похожих на исторические изделия из кованого железа, независимо от используемого металла. Мягкая сталь, которая была согнута на машине в холодном состоянии, или литые стальные и железные детали, окрашенные в черный цвет, регулярно ошибочно маркируются как изделия из кованого железа. Однако, чтобы действительно считаться кованым железом, металл должен быть выкован кузнецом, который нагрел его и придал ему форму.

Кованое железо использовалось еще в 2000 г. до н.э. на Анатолийском полуострове (ныне Турция) и широко применялось в строительстве на протяжении 19 века. Однако достижения в области металлургии в 20 веке упростили и удешевили машинную формовку и сварку металлических деталей. Сравнительно дорогой и трудоемкий характер кузнечного дела привел к прекращению его крупномасштабной коммерческой практики в середине 1970-х годов. Это означает, что большинство настоящих изделий из кованого железа сегодня — это либо антиквариат, либо специальные изделия, изготовленные местными мастерами.

Что такое чугун?

Чугун может относиться к целому ряду сплавов железа, но чаще всего он ассоциируется с серым чугуном. Несмотря на название «железо», это не чистое элементарное железо (Fe в периодической таблице) — на самом деле это сплав, содержащий 2–4 процента углерода, а также небольшое количество кремния и марганца. Также распространены другие примеси, такие как сера и фосфор.

Чугун образуется путем плавки железной руды или переплавки чугуна (промежуточный продукт добычи железной руды) и смешивания его с металлическим ломом и другими сплавами. Затем жидкую смесь разливают по формам и дают остыть и затвердеть.

Конечный результат крепкий, но хрупкий. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, то есть он содержит несколько компонентов или материалов в разных фазах в своей микроструктуре.

Эта смешанная микроструктура придает чугуну его отличительные физические свойства. Внутренние частицы углерода создают точки внутреннего напряжения, способствующие разрушению. Чугун более твердый, более хрупкий и менее пластичный, чем кованое железо. Его нельзя согнуть, растянуть или придать форму молотком, поскольку его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается до того, как согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие.

Литье значительно менее трудоемко, чем производство кованого железа, и было важной формой производства на протяжении 18 и 19 веков. Появление стали и технологий автоматизированной обработки снизило роль литья в некоторых отраслях, но во многих других он остается экономически эффективным и широко используемым процессом. В то время как сталь почти полностью вытеснила чугун в строительстве, чугун по-прежнему популярен для изделий сложной формы, которые легче отливать, чем формовать на станке. Чугун менее вступает в реакцию с материалами формы, чем сталь, и имеет более низкую температуру плавления, что делает его более жидким.

Ковкий чугун:прочность и универсальность

Ковкий чугун, также известный как ковкий чугун, представляет собой современный и уникальный вид чугуна, разработанный исследователями в 1940-х годах. Они обнаружили, что путем добавления избранных сплавов — сначала сплава магния и меди, а затем и церия — можно манипулировать атомами углерода, чтобы сформировать другую микроструктуру, чем в чугуне. Ковкая микроструктура чугуна предотвращает образование трещин, в результате чего металл обладает преимуществами чугуна без хрупкости.

Ковкий чугун может быть изготовлен в нескольких классах для достижения высокой пластичности и прочности на растяжение. Отпущенный ковкий чугун, произведенный с дополнительной термической обработкой, обладает еще лучшими механическими свойствами и износостойкостью.

Ковкий чугун также демонстрирует относительно небольшую усадку при охлаждении, что делает его идеальным для точного литья. Ковкий чугун часто используется в литом виде, что означает, что он не требует термической обработки. Это может помочь снизить производственные затраты, особенно в долгосрочной перспективе.

Аспекты коррозии

Чугун и кованое железо подвержены коррозии, когда голые поверхности подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги. Это может быть сложной задачей для наружной среды с почти постоянным воздействием осадков и влажности. В отличие от других металлов, образующих защитное окислительное покрытие, железо со временем полностью заржавеет и отслоится.

Чтобы предотвратить ржавчину, изделия из железа должны быть покрыты для предотвращения воздействия. Краска обычно используется для покрытия и защиты голого металла. Порошковое покрытие — еще один метод, идеально подходящий для уличной мебели, более подверженной износу в местах с интенсивным движением. Порошковые покрытия очень долговечны и не выцветают, не трескаются и не трескаются в течение длительного времени.

Историческое сохранение

От Линкольна, штат Массачусетс, до Линкольна, от Небраски до Линкольна, Онтарио, Северная Америка богата историей. У каждого города есть своя история, и здания в этих городах сыграли такую ​​же роль в создании прошлого, как и сами люди.

При восстановлении исторических зданий с использованием архитектурного железа и металлоконструкций качество и подлинность имеют решающее значение. Крупные наружные элементы, такие как столбы, ворота, заборы, фонари и скамейки в парке, играют важную роль в создании атмосферы, верной историческим временам. Современные литейные цеха могут воспроизвести ранние металлоконструкции, взяв за основу дизайнерские решения исторических рисунков или самих оригинальных конструкций.

Чтобы получить дополнительную информацию о чугуне или запросить стоимость индивидуального проекта, свяжитесь с нами.

Источники

• Британская энциклопедия. «Чугун».
• Британская энциклопедия. «Кованое железо».
• Справочник инженера. «Чугун».
• Общество ковкого чугуна. "Данные по ковкому чугуну для инженеров-проектировщиков".