Чугун против кованого железа:объяснение ключевых отличий

Главный ресурс для многопрофильных инженеров-проектировщиков

Некоторые инженеры и дизайнеры могут подумать, что «чугун» относится к ранним работам из железа, или что все ранние изделия из железа были «коваными», или что оба варианта могут быть верными. Они были бы неправы.

Jatuporn79/Время снов

Эта статья была обновлена 9 января 2023 г. Первоначально она была опубликована 1 апреля 2016 г.

СВЯЗАННЫЕ

Углеродистая сталь

Суперсплавы на основе железа

Чугун

Зеленый способ получения железа

Разница между кованым и чугуном очевидна:чугун расплавляют, заливают в форму и дают остыть. Кованое железо нагревали и обрабатывали инструментами. (К вашему сведению, термин «сделанный» происходит от слова «обработанный».)

Вот еще несколько отличительных особенностей двух распространенных форм железа.

Чугун — это общий термин для железных сплавов, содержащих от 2 до 4% углерода, а также меньшее количество кремния и марганца, а также примесей, таких как сера и фосфор. Наиболее распространенным из этих сплавов является серый чугун.

Чугун образуется путем выплавки железной руды или плавления чугуна (продукта добычи железной руды) с последующим смешиванием его с металлоломом и другими сплавами. Расплавленная смесь разливается в формы для охлаждения и затвердевания, что происходит в виде гетерогенного сплава, содержащего несколько материалов в разных фазах. Конкретные материалы и фазы в каждом чугунном сплаве влияют на его физические свойства.

Corepics Vof/Dreamstime

Рабочий на заводе по производству чугунных деталей стоит рядом с плавильной ямой.

Чугун тверже, более хрупкий и не такой податливый, как кованое железо или сталь. Его нельзя согнуть, растянуть или придать форму. У него небольшая прочность на разрыв, поэтому он ломается раньше, чем сгибается или деформируется. Положительным моментом является то, что он обладает высокой прочностью на сжатие, что сделало его критически важным при строительстве зданий в начале 20-го века, когда сталь еще не стала доступной.

По сравнению со сталью чугун имеет более низкую температуру плавления. Он также более текучий и меньше вступает в реакцию с материалами формы, что делает его хорошо подходящим для литья. Для отливки детали требуется значительно меньше труда, чем для изготовления кованой версии детали. Это сделало чугун популярным материалом на протяжении 18 и 19 веков. В строительстве его в значительной степени заменила сталь, но он до сих пор используется во многих отраслях промышленности.

Кованое железо состоит в основном из железа с добавлением от 1 до 2% шлака, который является побочным продуктом выплавки железной руды, и представляет собой смесь оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия. Во время производства утюг снимают с огня и еще горячим обрабатывают молотком, чтобы придать ему окончательную форму.

Кованое железо мягче и пластичнее чугуна. Он также очень податлив, его можно нагревать, повторно нагревать и придавать ему различные формы. На самом деле, чем больше над ним работают, тем сильнее он становится.

Дэррил Брукс/Dreamstime

Этот забор из кованого железа не заржавеет, если его покрасить и ухаживать за ним.

Кованое железо имеет гораздо большую прочность на разрыв, чем чугун, что делает его более подходящим для горизонтальных балок в строительстве. В целом он устойчив к усталости и не деформируется, если только он не перегружен слишком сильно или не деформирован из-за воздействия сильного тепла.

Как и чугун, он широко использовался на протяжении всего 19 века при строительстве зданий, но в 20 веке его заменила сталь. Сегодня кованое железо используется преимущественно в декоративных целях.

Коррозия поражает детали из литого и кованого железа, если они имеют оголенные металлические поверхности и подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги. В отличие от таких металлов, как медь или алюминий, которые образуют защитное окислительное покрытие, железо со временем полностью ржавеет и отслаивается. Это делает детали и узлы из литого и кованого железа проблематичными для эксплуатации на открытом воздухе с атмосферными осадками и влажностью.

Чтобы предотвратить появление ржавчины, железные изделия следует покрыть покрытием, чтобы предотвратить обнажение голого металла. Краска обычно используется для защиты голого металла. Порошковые покрытия — еще один метод, хорошо подходящий для уличной мебели, подверженной износу в местах с интенсивным движением транспорта. Порошковые покрытия долговечны и не выгорают, не скалываются и не трескаются в течение длительного периода времени.

Брэд Дон был вице-президентом компании Reliance Foundry Co. Ltd. в Британской Колумбии, Канада, когда писал эту статью.