Нержавеющая сталь и чугун

Обновлено: 18.05.2024

Рынок посуды предлагает огромный ассортимент кухонной утвари от чайников, сковородок гриль до кастрюль, жаровниц. Кроме предназначения, формы, товары отличаются по материалу, из которого изготовлены. Алюминий, стекло, нержавеющая сталь, чугун и прочее, у каждого свои преимущества и недостатки.

В статье мы рассмотрим особенности кастрюль из чугуна и нержавейки, остановимся на плюсах, минусах каждого материала. Это поможет подобрать товар учитывая личные критерии и блюда, которые вы намерены готовить.

Чугунная кастрюля

Посуда из чугуна используется с IV-VII веков до н.э. Длительное время чугунные товары были самыми практичными, прочными, даже передавалась по наследству.

В чугуне готовят соусы, каши, супы, всё то, что требует долгой тепловой обработки при незначительных температурах. В составе есть железо, углерод, фосфор, кремний, что гарантирует пониженную теплопроводность, за счёт чего ёмкость плавно разогревается по стенкам и дну. Под конец приготовления, рекомендуется снять блюдо с огня, и дать пище настоятся.

Большой срок эксплуатации.
Со временем появляется естественное антипригарное покрытие.
Еда не пригорает при правильном использовании и уходе.
Высокая износостойкость, сопротивляемость к деформации, держит форму при разных температурах.
Можно готовить разнообразные блюда.

Теперь о слабых сторонах:

Вес, материал довольно тяжёлый.
Есть риск появления ржавчины, но этого можно избежать достаточно, вытирать насухо после мойки, а перед приготовлением прогревать.
Боязнь кислотной среды, лучше не готовить, к примеру, блюда с помидорами.
Не рекомендуется оставлять пищу в посуде, металлу свойственно впитывать запахи.

Кастрюля из нержавеющей стали

Посуда из нержавейки используется более 100 лет. За это время, изделия из нержавеющей стали доказали свою практичность, лёгкость в эксплуатации, долговечность. Часто выпускаются модели с толстым дном из 3-7 слоёв.

Готовить можно как первое, так и второе без масла, что особенно важно для тех, кто придерживается правильного питания. Приготовленному блюду не страшны кислоты и щёлочи, металл не воздействует на вкус и цвет пищи.

Высокая прочность, устойчивость к деформации. Редко когда появляются царапины, сколы.
Экологически безопасный товар. Блюда сохраняют полезные вещества, материал не вступает в реакцию со щелочами, кислотами в процессе воздействия высоких температур. Можно оставлять еду в емкости.
Гигиеничность. Из-за отсутствия сколов, трещин, царапин, не создаётся среда для размножения микробов, бактерий.
Простота в уходе. Допускается использование обычного моющего средства и мягкой губки.

Теперь пройдёмся по минусам:

Низкая теплопроводность. Дно долго и неравномерно нагревается.
Перепады температуры способны деформировать металл. Нельзя заливать холодной водой нагретую посуду из нержавейки.
При перегревании на огне без жидкости есть риск, что появятся пятна жёлто-зелёного цвета, которые сложно вывести.

При выборе учитывайте толщину стенок, она должна быть не менее 0,5 мм, дно минимум 3 мм.

Что лучше кастрюля из чугуна или из нержавеющей стали, зависит от персональных критериев выбора. Чугун стойкий к перепадам температуры, износостойкий, при правильном использовании, уходе еда не пригорает. В то же время есть риск появления ржавчины, материал впитывает запахи, поэтому приготовленную еду лучше не хранить в кастрюле. Относительно нержавейки, здесь гигиеничность, лёгкость в уходе, возможность хранить блюда в ёмкости, но такая кастрюля долго нагревается, деформируется при перепадах температуры.

Чугун или нержавейка: что выбрать?

Чугун и нержавеющая сталь – надежные и практичные металлы, которые используют в промышленности и при производстве металлоизделий домашнего обихода. При высокой прочности оба материала долговечны и не подвержены коррозии и агрессивному воздействию влажности и окружающей среды. В итоге возникает вопрос что выбрать, чугун или нержавеющую сталь? Какой материал применить для изготовления своей металлопродукции, чтобы она пользовалась спросом и не вызывала нареканий?

Сравнение металлов

Если сопоставлять нержавеющую сталь и чугун, то сравнение выйдет некорректным. Оба металла имеют разновидности, которые отличаются по своим эксплуатационным характеристикам. Однако присутствуют и общие свойства.

По сути, оба металла – это сплав железа и углерода, и главное отличие заключается в процентном содержании последнего. Если в нержавейке присутствует 1,5-2% углерода, то в чугуне – 2%. Именно эта незначительная разница и обуславливает различие в характеристиках металлов:

Нержавейка обладает плотной структурой, которая придает прочность и пластичность материалу. Поэтому нержавеющую сталь обрабатывают различными способами – режут, сваривают или куют.
Чугун, напротив, отличается рыхлой и пористой структурой, что обуславливает его отличную теплоемкость. Но этот материал не любит резких перепадов температур и лопается в подобных ситуациях. Отремонтировать чугунную вещь, которая повреждается в процессе эксплуатации в принципе невозможно, так как данный металл отливают. В итоге металлоизделие (или его деталь) придется заменить новым.

Экономическая выгода материалов

Стоимость нержавейки выше, чем у чугуна, но лучшие эксплуатационные характеристики обуславливают экономически выгодное использование материала. В производстве промышленных и бытовых металлоизделий чаще отдается предпочтение именно нержавеющей стали:

В первую очередь это касается разнообразия видов металлического проката. Если нержавейку изготавливают в виде листов и нарезают на поперечные или продольные ленты, то чугун подобной обработке не подлежит.
Нержавеющая сталь легче. Вес листа нержавейки и чугуна одной толщины различается, а это принципиально при изготовлении многих металлоизделий, где используется листовой материал. Сталь проще транспортировать и монтировать, а основу под ней не укрепляют.
Прочностные характеристики нержавеющей стали позволяют использовать более тонкие листы металла в сравнении с чугуном при решении одинаковых задач.

Чугун все-таки ржавеет, и в первую очередь это касается некачественного материала, который выпускают недобросовестные изготовители. В то время как нержавеющая сталь не испытывает воздействия коррозии. Сегодня решают даже проблему потери углерода при сварке металлоизделия. В этом случае производителем используется обработка материала в вакууме, что позволяет сохранить характеристики металла.

Температура плавления нержавеющей стали и чугуна

Сталь — это сплав железа, к которому примешивают углерод. Её главная польза в строительстве — прочность, ведь это вещество длительное время сохраняет объем и форму. Все дело в том, что частицы тела находятся в положении равновесия. В этом случае сила притяжения и сила отталкивания между частицами являются равными. Частицы находятся в чётко обозначенном порядке.

Есть четыре вида этого материала: обычная, легированная, низколегированная, высоколегированная сталь. Они отличаются количеством добавок в своём составе. В обычной содержится малое количество, а дальше возрастает. Используют следующие добавки:

Марганец.
Никель.
Хром.
Ванадий.
Молибден.

Температуры плавления стали

При определённых условиях твёрдые тела плавятся, то есть переходят в жидкое состояние. Каждое вещество делает это при определённой температуре.

Плавление — это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Температура плавления — это температура, при которой твёрдое кристаллическое вещество плавится, переходит в жидкое состояние. Обозначается t.

Физики используют определённую таблицу плавления и кристаллизации, которая приведена ниже:

Вещество	t,°C	Вещество	t,°C	Вещество	t,°C
Алюминий	660	Медь	1087	Спирт	— 115
Водень	— 256	Нафталин	80	Чугун	1200
Вольфрам	3387	Олово	232	Сталь	1400
Железо	1535	Парафин	55	Титан	1660
Золото	1065	Ртуть	— 39	Цинк	420

На основании таблицы можно смело сказать, что температура плавления стали равна 1400 °C.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь — это один из многих железных сплавов, которые содержатся в стали. Она содержит в себе Хром от 15 до 30%, который делает её ржаво-устойчивой, создавая защитный слой оксида на поверхности, и углерод. Самые популярные марки такой стали зарубежные. Это 300-я и 400-я серии. Они отличаются своей прочностью, устойчивостью к неблагоприятным условиям и пластичностью. 200-я серия менее качественная, но более дешёвая. Это и является выгодным для производителя фактором. Впервые её состав заметил в 1913 году Гарри Бреарли, который проводил над сталью много разных экспериментов.

На данный момент нержавейку разделяют на три группы:

Жаропрочная — при высоких температурах имеет высокую механическую прочность и устойчивость. Детали, которые из неё изготавливаются применяют в сферах фармацевтики, ракетной отрасли, текстильной промышленности.
Ржаво-стойкая — имеет большую стойкость к процессам ржавления. Её используют в бытовых и медицинских приборах, а также в машиностроении для изготовления деталей.
Жаростойкая — является устойчивой при коррозии в высоких температурах, подходит для использования на химических заводах.

Температура плавления нержавеющей стали колеблется в зависимости от её марки и количества сплавов приблизительно от 1300 °C до 1400 °C.

Чугун и сталь

Чугун — это сплав углерода и железа, он содержит примеси марганца, кремния, серы и фосфора. Выдерживает невысокие напряжения и нагрузки. Один из его многочисленных плюсов — это невысокая стоимость для потребителей. Чугун бывает четырех видов:

Белый — имеет высокую прочность и плохую способность к обработке ножом. Виды сплава по увеличению количества углерода в составе: доэвтектический, эвтектический, заэвтектический. Его назвали белым из-за того, что в разломе он имеет белый цвет. А также белый чугун обладает особым строением металлической массы и большой изностойкостью. Полезен в изготовлении механических деталей, которые будут работать в среде с отсутствием смазки. Его используют для изготовления приведённых ниже видов чугуна.
Серый чугун — содержит углерод, кремний, марганец, фосфор и немного серы. Его можно легко получить, и он имеет плохие механические свойства. Используется для изготовления деталей, которые не подвергаются воздействию ударных нагрузок. В изломе есть серый цвет, чем он темнее, тем материал мягче. Свойства серого чугуна зависят от температуры среды, в которой он находится, и количества разных примесей.
Ковкий чугун — получают из белого в результате томления (длительного нагрева и выдержки). В состав вещества входят: углерод, кремний, марганец, фосфор, небольшое количество серы. Является более прочным и пластичным, легче поддаётся обработке.
Высокопрочный чугун — это самый прочный из всех видов чугунов. Содержит в себе углерод, марганец, серу, фосфор, кремний. Имеет большую ударную вязкость. Из такого важного металла делают поршни, коленчатые валы и трубы.

Температуры плавления стали и чугуна отличаются, как утверждает таблица, приведённая выше. Сталь имеет более высокую прочность и устойчивость к высоким температурам, чем чугун, температуры отличаются на целых 200 градусов. У чугуна это число колеблется приблизительно от 1100 до 1200 градусов в зависимости от содержащихся в нем примесей.

Виды и марки нержавеющей стали

Основная особенность нержавеющих сталей заключается в том, что активное железо в их составе связано в соединениях с другими металлами, и не может реагировать с атмосферным воздухом, водой, и рядом агрессивных окислителей. На поверхностях полуфабрикатов образуется устойчивая защитная пленка окислов никеля, хрома, марганца.

Изменения, произведенные на молекулярном уровне, в значительной степени влияют на физические свойства. Коррозионно-стойкие стальные сплавы обладают меньшей теплопроводностью, большим тепловым расширением, за некоторым исключением, теряют магнитные качества, что позволяет применять их в изготовлении радиотехнического оборудования. Разработано огромное количество типов нержавеющих сталей специального назначения, характеристики которых уникальны.

Влияние основных легирующих элементов на эксплуатационные свойства:

Хром: отвечает за коррозионную стойкость при высоких температурах и воздействии кислот, повышает прочность и твердость, снижает ударную вязкость, поэтому хромоникелевая группа не устойчива к ударным нагрузкам;
Никель: увеличивает пластичность, технологичные качества и сопротивляемость коррозии, повышает устойчивость к высоким температурам, защищает поверхность от образования царапин;
Углерод: чем больше углерода, тем хуже металл обрабатывается резанием и сложнее деформируется. Эту особенность используют в производстве инструментов;
Марганец: относится к природным примесям, универсальный раскислитель, увеличивает стойкость к износу и прокаливаемость;
Кремний: повышает кислотостойкость, жаропрочность.

Для придания специальных свойств применяют такие металлы как титан, ванадий, молибден, ниобий, медь, вольфрам, кобальт, алюминий.

Виды нержавеющей стали

Стальные сплавы классифицируют по форме кристаллической решетки. Она может быть аустенитного, мартенситного, ферритного или комбинированного типа. Химическое строение обуславливает основные характеристики структурных типов:

Аустенитные

Гранецентрированная кубическая решетка формируется за счет стабилизирующего действия хрома, никеля и марганца. Общая доля этих элементов достигает 33%. Аустениты являются самым распространенным типом, к ним относятся пищевые стали и материалы специального назначения, стойкие к особо агрессивным средам.

Мартенситные

Тетрагональное строение, при котором ячейки имеют форму параллелепипеда. К этому классу относят наиболее прочные нержавеющие стали, в которых много хрома, при этом никель отсутствует или вводится в минимальном количестве. Из них производят быстрорежущие инструменты, крепежи, жаропрочные детали и нагруженные металлоконструкции. Все полуфабрикаты проходят сложную термическую обработку в ходе которой осуществляется мартенситное превращение.

Ферритные

Объемноцентрированная кристаллическая решетка, характерная для большинства сплавов на основе железа и углерода. Основным легирующим элементом является хром. Ферриты обладают высокой прочностью и пластичностью, магнитны. Эксплуатационные свойства соответствуют аустенитам, но замена дорогостоящего никеля другими металлами делает изделия подверженными межкристаллической коррозии.

Таблица соответствий основных марок нержавеющих сталей и химический состав

Сплавы с комбинированной структурой состоят из нескольких фаз. Они созданы для специализированных областей применения, где важно оптимальное сочетание характеристик разных классов:

Ферритно-мартенситные: устойчивость к износу;
Аустенитно-мартенситные: для криогенной техники, уксуснокислых сред;
Аустенитно-ферритные: разаработаны в качестве альтернативы дорогостоящим аустенитам.

Количество каждой фазы обычно составляет 40-60%. Свойства также зависят от подбора легирующих элементов и их массовой доли в составе.

Расшифровка марок нержавеющих сталей

В мире действует несколько систем обозначений. AISI — это группа стандартов, разработанных Американским институтом стальных сплавов. Каждому наименованию в системе присвоено значение из четырех цифр, но для коррозионно-стойких сталей предусмотрены серии:

Серия 200: всего одна марка AISI 201, служит заменой популярной стали AISI 304 с некоторыми ограничениями;
Серия 300: аустенитные и комбинированные нержавейки с аустенитной основой;
Серия 400: хромистые с мартенситным или ферритным строением.

Для обозначения по стандарту ГОСТ созданы следующие алгоритмы:

Первая цифра: содержание углерода в сотых долях процента;
Остальные цифры обозначают в процентах содержание элемента, после которого они указаны в маркировке;
Округление до 1: если концентрация металла меньше 1% или приближена к нему, численное обозначение опускают, цифра не пишется.

Сферы использования нержавейки

Нержавеющие сплавы используют для изготовления посуды и бытовой техники, сантехнического оборудования. Нержавейка не реагирует на воду, жир, кислоты, поэтому широко используется в пищевой и химической промышленности, производстве медицинского оснащения и инструментов. Специализированные составы применяют в нефтехимической, энергетической отрасли, автомобилестроении и судостроении.

Чем отличается чугун от стали

В мире масса строительных материалов и сырья для производства изделий, и с каждым годом сортамент растет. Однако есть и продукты, которые человечество знает уже довольно давно, однако мало кто знает, например, чем отличается чугун от стали

Чтобы не затягивать повествование, ответим на вопрос так: «Чугун отличается от стали процентным содержанием углерода. Если в сплаве этого элемента 2.5%, то это чугун». Напомним, в стали предельное содержание примесей должно быть не более 2%.

Однако на этом разница между двумя сплавами не заканчивается. Так что сегодня разберем оба материала подробнее, выясним особенности создания и параметры.

Различия физико-химических характеристик

Главная разница между двумя сплавами – это примесь углерода в каждом из материалов. Другие параметры ниже:

Прочность стали выше, чем у аналога.
Вес изделий из стали меньше, и они лучше плавятся.
Отдельные типы обработки (ковка, сварка) доступны только для стали, а вот чугун создается только литьем.
Теплопроводимость чугуна ниже, чем у аналога.
Чугунные изделия не нужно обязательно закалять.

Приведем также таблицу с характерными отличиями двух сплавов.

Видно, что оба материала имеют сильные и слабые стороны, и их использование целесообразно в разных ситуациях. Рассмотрим подробнее характеристики каждого сплава.

Характеристики чугуна

Чугун – это сплав железа и углерода. При этом его содержание к общей массе изделия выше 2%. Впервые материал получили в X веке на территории Древнего Китая. Далее изделия из него равномерно распространились по всему миру. Сейчас КНР, Япония и Россия входят в ТОП-3 государств по выплавке.

При создании чугуна большую роль играют примеси. Их сейчас более 100, но популярнее всего 4:

Сера – понижает тугоплавкость сплава, а также текучесть при расплаве.
Фосфор – за счет снижения прочности улучшается пластичность. Это позволяет создавать изделия более сложной геометрии.
Кремний – снижает литейную температуру.
Марганец – повышает прочностный параметр сплава в ущерб литейным свойствам.

Также в сплав добавляют титан, медь, алюминий и титан. Температура плавления – 1160-1250 градусов по Цельсию.

На рынке есть несколько типов чугуна, которые отличаются по характеру сформированности кристаллической решетки:

Белый – в состав добавляется цементит, который определяет цвет излома. Сырье хрупкое и является основой для создания ковкого типа чугуна.
Серый – в сплав добавляется больше графита, придающего цвет изделиям. В составе также магний, фосфор и сера.
Ковкий – белый чугун долгое время термически обрабатывается до образования графита, который дает изделию высокое механическое сопротивление.
Высокопрочный – в результате кристаллизации создается шаровидный графит.
Предельный – финальное состояние чугуна, из которого после производят другие изделия. Как самостоятельное элемент не используется.

Чугун активно используется в средах с повышенными климатическими условиями благодаря высокой устойчивости к температурным перепадам. Также изделия из чугуна применяются в быту: раковины, радиаторы, мойки, ванны.

есть марки равные стали по прочности;
тепло равномерно распределяется по поверхности;
экологически чистый материал;
повышенная устойчивость к кислотно-щелочным средам;
повышенная гигиеничность;
продолжительная эксплуатация.

стоимость выше, чем у стали;
белый чугун более хрупкий, чем сталь, а серый менее пластичный.

Характеристики стали

Сталь – это сплав, который состоит из железной руды и углеродной примеси. Классический рецепт – это менее 2% углерода. Однако есть и высоколегированные марки, где углерода 20-40%.

Россия входит в Топ-5 стран по выплавке стали в мире. Популярность материала объясняется. Существует масса видов и типов стали, которые отличаются по прочности, стойкости к коррозии и температурным перепадам.

Обязательное наличие в сплаве в унифицированных пропорциях углерода и железной руды. Первый дает вязкость, а второй повышенную прочность.
Сплав всегда содержит мелкие вкрапления: 1.2% кремния и 0.5% марганца.
Чтобы изменить свойства материала, в него добавляют в унифицированных пропорциях другие металлы.

Существует масса вариантов классификации стали. Рассмотрим несколько параметров.

Химия

Углеродистые – классификатор намекает на ввод в состав сплава углерода. В одних марках не более 0.3% примеси, а максимальные значения не превышают 0.7%.

Легированные – в продукт добавляют примеси металлов и веществ, чтобы получить новые свойства. В «низких» марках процент примесей не более 2.5%, а предельные значения – до 10%.

Структурный состав

Перлитная сталь – это чистый продукт с малыми вкраплениями примесей. Мартенситная отличается обилием добавочных веществ в составе, как и аустенитная. Разница между последними двумя в пропорциях и количестве примесей.

Раскислитель

Спокойная – это полностью чистый материал без закиси железа. Ее применяют из-за повышенной себестоимости и добавочной цены исключительно в стратегически важных узлах сооружений.

Полуспокойная – материал твердеет без кипения, однако на поверхности материала все же остаются небольшие вкрапления пузырьков газа. Кипящая – это продукт низкого качества с большим количество газовых вкраплений, которые при дальнейшем использовании вызывают дефекты, например, при сварке.

Сталь производится мартеновским методом, а также конвертерно-кислородной. Еще есть прямой способ и электроплавильный.

Как отличить чугун от стали

Отличить чугун от стали можно за счет пары-тройки экспериментов:

По излому – метод подойдет, если изделие больше не будет использоваться. На изломе чугун темно-серый, а вот сталь светлая с глянцевым блеском. На изломе у чугунных изделий трещины больше видны из-за повышенной хрупкости материала.
Сверление – стальная стружка при сверлении отверстия вьется по мере движения сверла. Стружка чугуна тут же крошится и легко превращается в пыль.
Шлифование – здесь используется шлифовальная машинка. Критерий оценки – это искры. Если их мало и с красноватым оттенком, это чугун. Стальные искры более желтые или белые, и их много.

Единственная схожесть у чугуна и стали – это наличие в составе углерода. В остальном перед нами разные материалы, использующиеся под разные нужды в народном хозяйстве и промышленности.

Читайте также: