¿cuál es la diferencia entre el acero y el hierro fundido?

Los productos de hierro y acero de la industria metalúrgica se utilizan tanto en la vida cotidiana como en la producción. Ambos materiales son aleaciones únicas de hierro y carbono. Todo el mundo sabe que el hierro se extrae de las profundidades de la tierra en grandes cantidades. Pero en su forma pura es imposible explotarlo, este elemento es demasiado suave y, por lo tanto, inadecuado para la fabricación de productos de alta resistencia. Por lo tanto, para fines industriales, de construcción y domésticos, no se utiliza el hierro puro, sino sus derivados, el hierro y el acero. ¿Cuál es la diferencia entre el acero y el hierro fundido?

El hierro fundido y el acero son aleaciones de hierro y carbono.

Su diferencia se manifiesta en muchas cualidades, y los elementos comunes en la producción no dan características idénticas al material.

Gradación de aceros y fundiciones.

Acero

Esquema de producción de acero.

Para producir acero, el hierro se fusiona con carbono y diversas impurezas. Un requisito previo es un contenido de carbono de no más del 2% (aumenta la resistencia) y el hierro no es inferior al 45%. La parte restante consiste en componentes ligantes de aleación (cromo, molibdeno, níquel, etc.). El cromo aumenta la resistencia del acero, su dureza y resistencia al desgaste. El níquel aumenta la resistencia, la tenacidad y la dureza, aumenta sus propiedades anticorrosivas y su capacidad de endurecimiento. El silicio agrega resistencia, dureza y elasticidad al acero, reduce su viscosidad. El manganeso mejora la soldabilidad y la capacidad de endurecimiento. Los metalúrgicos emiten diferentes tipos de acero. Clasifíquelos según el volumen de los elementos salientes. Por ejemplo, el contenido de más del 11% de metales de aleación proporciona acero de alta aleación. También hay:

1. Acero poco aleado - hasta un 4%.
2. Acero aleado medio - hasta un 11%.

Propiedades mecánicas del acero.

Por la cantidad de carbono, el acero se clasifica en:

• metal bajo en carbono - hasta 0.25% C;
• metal de carbono medio - hasta 0,55% C;
• Metal alto en carbono - hasta 2% C.

La composición de elementos no metálicos (fosfuros, sulfuros) clasifica un metal en:

• ordinario
• calidad
• alta calidad
• Especialmente acero de alto grado.

Como resultado, todos los tipos de acero son aleaciones duraderas, resistentes al desgaste y a la deformación, con un punto de fusión de 1450 a 1520 ° C.

Hierro fundido

En la producción de hierro, también se alean el hierro y el carbono. La principal diferencia entre el hierro y el acero es el contenido de este último en la mezcla. Debe ser más del 2%. Además, la mezcla contiene impurezas: silicio, manganeso, fósforo, azufre y metales de aleación. El hierro fundido es más frágil que el acero y se colapsa sin deformación visible. El carbono en el metal está representado por grafito o cementita, mientras que el volumen y la forma del elemento dan la definición de la aleación:

Producción de fundición.

1. Hierro fundido blanco, en el que todo el volumen de carbono está representado por cementita. En el descanso, este material es blanco, muy duro, pero frágil. Es fácil de procesar y se utiliza para la producción de variedades de forja.
2. El carbono gris está representado por el grafito, lo que le da al material plasticidad. Suave, propensa al corte, con un bajo punto de fusión.
3. Dúctil, que se obtiene del hierro fundido blanco por recocido especial (languidece) en hornos de calefacción especiales a una temperatura de 950-1000 ° C. Al mismo tiempo, la excesiva fragilidad y dureza características de la fundición blanca se reducen mucho. El hierro dúctil no está forjado, y el nombre solo indica su plasticidad.
4. Hierro fundido de alta resistencia que contiene grafito nodular formado durante el proceso de cristalización.

La cantidad de carbono en una aleación determina su punto de fusión (cuanto mayor es el contenido del elemento, menor es la temperatura y mayor la fluidez durante el calentamiento). Por lo tanto, el hierro fundido es un material fluido, no dúctil, quebradizo y difícil de procesar con un punto de fusión de 1150 a 1250 ° C.

Resistencia a la corrosión

Ambas aleaciones son corrosivas, y la operación incorrecta acelera este proceso.

Obtención de hierro del mineral.

Hierro fundido en el proceso de uso se cubre en la parte superior con óxido seco. Esta es la llamada corrosión química. La corrosión húmeda (electroquímica) afecta al hierro fundido más lentamente que el acero. Inicialmente, la conclusión sugiere que las características anticorrosivas del hierro fundido son mucho más altas. De hecho, estas dos aleaciones son igualmente susceptibles a la corrosión, solo para productos de hierro fundido debido a las paredes gruesas, el proceso lleva más tiempo. Esto, por ejemplo, puede explicar la diferencia en la vida útil de las calderas: acero - de 5 a 15 años, hierro fundido - de 30 años.

En 1913, Harry Brearly hizo un descubrimiento en el campo de la metalurgia. Encontró que el acero con un alto contenido de cromo tiene buena resistencia a la corrosión ácida. Así es como apareció el acero inoxidable. Ella también tiene su propia gradación:

1. El acero resistente a la corrosión tiene resistencia a la corrosión en condiciones industriales y domésticas elementales (petróleo y gas, luz, industria de ingeniería, instrumentos quirúrgicos, utensilios domésticos de acero inoxidable).
2. El acero resistente al calor es resistente a altas temperaturas y ambientes corrosivos (industria química).
3. El acero resistente al calor se distingue del aumento de la durabilidad mecánica en condiciones de altas temperaturas.

Choque térmico y resistencia al impacto.

Indicadores comparativos de hierro y acero.

El hierro fundido y el acero se utilizan a menudo en la fabricación de calderas de calefacción. En este caso, el tema de la resistencia al choque térmico se vuelve particularmente importante. Si el agua fría entra en la caldera de hierro fundido sin calentar, puede agrietarse. Productos de acero de choque térmico no es terrible. El acero es más elástico y tolera las diferencias de temperatura. Pero grandes y frecuentes caídas de temperatura en el acero contribuyen a la aparición de zonas "cansadas" y, como resultado, grietas en lugares que se debilitan con la soldadura.

La buena ductilidad hace que los productos de acero sean resistentes al daño mecánico. La fragilidad del hierro fundido conduce inevitablemente a la formación de grietas en caso de impacto o deformación.

La fundición gris tiene una estructura más uniforme, mayor plasticidad y propiedades anticorrosivas, y es capaz de soportar grandes aumentos de temperatura.

Conclusiones:

1. El hierro fundido es menos duradero y duro que el acero.
2. El acero es más pesado y tiene un punto de fusión más alto.
3. El menor contenido de carbono en el acero, en contraste con el hierro fundido, permite que se procese más fácilmente (hervir, cortar, forjar).
4. Por una razón similar, los productos de hierro fundido se producen solo por el método de fundición, mientras que el acero se puede forjar y soldar.
5. Los productos de acero son menos porosos que el hierro fundido y, por lo tanto, su conductividad térmica es mucho mayor.
6. Los productos hechos de hierro fundido, por regla general, tienen un color negro y una superficie mate, mientras que los de acero son ligeros con una superficie brillante.

¿Cómo distinguir el hierro fundido del acero?

Maneras de distinguir:

1. Según la densidad del producto. Es necesario pesar el objeto y determinar la cantidad de agua que desplazará. La densidad del acero se encuentra en el rango de 7.7-7.9 g / cm³, hierro gris: no excede los 7.2 g / cm³. Este método no es particularmente confiable porque el hierro fundido blanco tiene una densidad de entre 7.6 y 7.8 g / cm³.
2. Con la ayuda de un imán. El hierro fundido es magnéticamente peor que el acero. La desventaja de este método es que el acero con un alto contenido de níquel prácticamente no atrae un imán.
3. El método más preciso es determinar el hierro fundido utilizando una máquina de pulir y el tipo de virutas que se forman. Debe tomar un archivo con una pequeña muesca y mantenerlo en la superficie del objeto varias veces. El aserrín formado debe recogerse en papel, doblarse dos veces y frotarse vigorosamente. El hierro fundido mancha notablemente el papel, el acero casi no deja marcas.

Puede sacar conclusiones sobre el tamaño del material, la forma y el color de las chispas que aparecen durante el esmerilado. Cuanto más carbono haya, más brillante y fuerte será el haz de chispas amarillas claras. Como ya sabemos, el hierro fundido contiene carbono más que el acero. Además, al perforar un producto con un taladro delgado, puede determinar el material por el tipo de viruta. Las virutas de hierro fundido se convertirán literalmente en polvo en los ojos, el acero tomará la forma de un resorte torcido.