Как сделать чугун не хрупким

Обновлено: 29.06.2024

В машиностроении применяют отливки из серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Эти чугуны отличаются от белого чугуна тем, что у них весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в виде графита (а у белого чугуна весь углерод находится в виде цементита).

Структура указанных чугунов состоит из металлической основы аналогично стали (перлит, феррит) и неметаллических включений — графита.

Серый, ковкий и высокопрочный чугуны отличаются друг от друга в основном формой графитовых включений. Это и определяет различие механических свойств указанных чугунов.

Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нарушает сплошность металлической основы и действует как надрез или мелкая трещина. Чем крупнее и прямолинейнее формы графитовых включений, тем хуже механические свойства серого чугуна.

Основное отличие высокопрочного чугуна заключается в том, что графит в нем имеет шаровидную (округленную) форму. Такая форма графита лучше пластинчатой, так как при этом значительно меньше нарушается сплошность металлической основы.

Ковкий чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы — углерод отжига.

Механические свойства рассматриваемых чугунов можно улучшить термической обработкой. При этом необходимо помнить, что в чугунах создаются значительные внутренние напряжения, поэтому нагревать чугунные отливки при термической обработке следует медленно, чтобы избежать образования трещин.

Низкотемпературный отжиг. Чтобы снять внутренние напряжения и стабилизовать размеры чугунных отливок из серого чугуна, применяют естественное старение или низкотемпературный отжиг.

Более старым способом является естественное старение, при котором отливка после полного охлаждения претерпевает длительное вылеживание — от 3—5 месяцев до нескольких лет. Естественное старение применяют в том случае, когда нет требуемого оборудования для отжига. Этот способ в настоящее время почти не применяют; производят главным образом низкотемпературный отжиг. Для этого отливки после полного затвердевания укладывают в холодную печь (или печь с температурой 100—200° С) и вместе с ней медленно, со скоростью 75—100° С в час нагревают до 500— 550° С, при этой температуре их выдерживают 2—5 часов и охлаждают до 200° С со скоростью 30—50° в час, а затем на воздухе.

При отливке изделий возможен частичный отбел серого чугуна с поверхности или даже по всему сечению. Чтобы устранить отбел и улучшить обрабатываемость чугуна, производится высокотемпературный графитизирующий отжиг с выдержкой при температуре 900—950° С в течение 1—4 часов и охлаждением изделий до 250—300° С вместе с печью, а затем на воздухе. При таком отжиге в отбеленных участках цементит Fe₃Cраспадается на феррит и графит, вследствие чего белый или половинчатый чугун переходит в серый.

Нормализации подвергают отливки простой формы и небольших сечений. Нормализация проводится при 850—900° С с выдержкой 1—3 часа и последующим охлаждением отливок на воздухе. При таком нагреве часть углерода-графита растворяется в аустените; после охлаждения на воздухе металлическая основа получает структуру трооститовидного перлита с более высокой твердостью и лучшей сопротивляемостью износу. Для серого чугуна нормализацию применяют сравнительно редко, более широко применяют закалку с отпуском.

Повысить прочность серого чугуна можно его закалкой. Она производится с нагревом до 850—900° С и охлаждением в воде. Закалке можно подвергать как перлитные, так и ферритные чугуны. Твердость чугуна после закалки достигает НВ 450—500. В структуре закаленного чугуна имеются мартенсит со значительным количеством остаточного аустенита и выделения графита. Эффективным методом повышения прочности и износоустойчивости серого чугуна является изотермическая закалка, которая производится аналогично закалке стали.

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом можно подвергать пламенной или высокочастотной поверхностной закалке. Чугунные детали после такой обработки имеют высокую поверхностную твердость, вязкую сердцевину и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и истиранию.

Легированные серые чугуны и высокопрочные магниевые чугуны иногда подвергают азотированию. Поверхностная твердость азотированных чугунных изделий достигает HV600—800° С; такие детали имеют высокую износоустойчивость. Хорошие результаты дает сульфидирование чугуна; так, например, сульфидированные поршневые кольца быстро прирабатываются, хорошо сопротивляются истиранию, и срок их службы повышается в несколько раз.

Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Детали, предназначенные для работы на истирание, проходят низкий отпуск при температуре 200—250° С. Чугунные отливки, не работающие на истирание, подвергаются высокому отпуску при 500—600° С. При отпуске закаленных чугунов твердость понижается значительно меньше, чем при отпуске стали. Это объясняется тем, что в структуре закаленного чугуна большое количество остаточного аустенита, а также тем, что в нем содержится большое количество кремния, который повышает отпускоустойчивость мартенсита.

Для отжига на ковкий чугун применяют белый чугун примерно следующего химического состава: 2,5—3,2% С; 0,6—0,9% Si; 0,3— 0,4% Μη; 0,1-0,2% Ρ и 0,06-0,1% S.

графитизирующий отжиг в нейтральной среде, основанный на разложении цементита на феррит и углерод отжига;

Отжиг на ковкий чугун по второму способу занимает 5—6 суток, поэтому в настоящее время ковкий чугун получают главным образом графитизацией. Отливки, очищенные от песка и литников, упаковывают в металлические ящики либо укладывают на поддоне, а затем подвергают отжигу в методических, камерных и других отжигательных печах.

Процесс отжига состоит из двух стадий графитизации. Первая стадия заключается в равномерном нагреве отливок до 950—1000° С свыдержкой 10—25 часов; затем температуру понижают до 750— 720° С при скорости охлаждения 70—100° С в час. На второй стадии при температуре 750—720° С дается выдержка 15—30 часов, затем отливки охлаждаются вместе с печью до 500—400° С и при этой температуре извлекаются на воздух, где охлаждаются с произвольной скоростью. При таком ступенчатом отжиге в области температур 950—1000° С идет распад (графитизация) цементита. В результате отжига по такому режиму структура ковкого чугуна представляет собой зерна феррита с включениями гнезд углерода отжига — графита.

Перлитный ковкий чугун получается в результате неполного отжига: после графитизации при 950—1000° С чугун охлаждается вместе с печью. Структура перлитного ковкого чугуна состоит из перлита и углерода отжига.

Чтобы повысить вязкость, перлитный ковкий чугун подвергают сфероидизации при температуре 700—750° С, что создает структуру зернистого перлита.

Чтобы ускорить процесс отжига на ковкий чугун, изделия из белого чугуна подвергают закалке, затем проводят графитизацию при 1000—1100° С Ускорение графитизации закаленных чугунов при отжиге объясняется наличием большого количества центров графитизации, образовавшихся при закалке. Это дает возможность сократить время отжига закаленных отливок до 15—7 часов.

Чтобы повысить прочность и износоустойчивость, ковкие чугуны подвергают нормализации или закалке с отпуском. Нормализация ковкого чугуна производится при 850—900° С с выдержкой при этой температуре 1—1,5 часа и охлаждением на воздухе. Если заготовки имеют повышенную твердость, их следует подвергать высокому отпуску при 650—680° С с выдержкой 1—2 часа.

Иногда ковкий чугун подвергают закалке, чтобы получить более высокую прочность и износоустойчивость за счет снижения пластичности. Температура нагрева под закалку, та же, что и при нормализации; охлаждение в воде или масле, а отпуск — в зависимости от требуемой твердости, обычно при температуре 650—680° С. Быстрое охлаждение может производиться непосредственно после первой стадии графитизации при достижении температуры 850—880° С с последующим высоким отпуском. Для ковкого чугуна применяют закалку токами высокой частоты или кислородо-ацетиленовым пламенем; при этом может быть достигнута высокая твердость поверхностного слоя при достаточной пластичности основной массы. Метод такой закалки тормозных колодок из ферритного ковкого чугуна заключается в нагреве деталей токами высокой частоты до 1000— 1100° С с выдержкой 1—2 минуты и последующим быстрым охлаждением.

Ковкий чугун по сравнению со сталью более дешевый материал; он обладает хорошими механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью (таблица). Поэтому детали из ковкого чугуна широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотракторной промышленности, станкостроении (для изготовления зубчатых колес, звеньев цепей, задних мостов, кронштейнов, тормозных колодок и пр.) и в других отраслях народного хозяйства.

Когда появилась посуда с антипригарными покрытиями из тефлона и керамики, многие решили, что чугун устарел и не выдерживает конкуренции. И зря. Чтобы убедиться в этом, достаточно заглянуть на кухню любого ресторана. Там вряд ли найдётся место для посуды с тефлоновым или керамическим покрытием, а вот обычные чугунные казаны и сковородки точно будут.

Давайте разберёмся, за что же так любят чугунную посуду шеф-повара и простые люди.

Экологичность. В отличие от современных аналогов, старый добрый чугун является экологичным материалом, полностью безопасным для здоровья. При изготовлении посуды не используется никаких химических соединений, а антипригарное покрытие создаётся естественным образом во время готовки.
Долговечность. Чугунная посуда практически вечная. Она служит десятилетиями, со временем становясь только лучше. Её нельзя испортить: достаточно очистить и прокалить посуду, чтобы она стала как новая.
Теплопроводность. За счёт пористой структуры чугун медленно нагревается, но при этом хорошо сохраняет тепло, равномерно распределяя его по всей поверхности, и обеспечивает более высокие температуры по сравнению с алюминием и сталью.
Универсальность. Чугунная посуда подходит как для газовых, так и для электрических плит, включая индукционные. В ней можно варить, жарить, тушить и запекать в духовке.
Вкус еды. Благодаря равномерному нагреву пища не пригорает, приготавливается со всех сторон, не оставаясь сырой, и обладает особыми вкусовыми качествами.

К недостаткам чугунной посуды можно отнести лишь большой вес, хрупкость и определённые нюансы в уходе. Из-за большой толщины стенок средняя сковорода весит около двух килограммов. По этой же причине, если уронить сковороду на пол, в ней может образоваться трещина, а то и вовсе отколется кусок. Кроме того, за чугунной посудой нужно ухаживать: правильно чистить и хранить.

Как выбрать хорошую чугунную посуду

На рынке есть чугунные сковородки, блинницы, сотейники, жаровни, кастрюли, гусятницы, казаны различных производителей. Чтобы выбрать качественную посуду, в которой будет приятно готовить долгие годы, при покупке действуйте по следующему алгоритму.

1. Определитесь с назначением

Прежде всего решите, для чего будет использоваться чугунная посуда. В одной и той же сковороде можно жарить яичницу, тушить мясо и печь блины. Но лучше, когда для каждой цели будет своя, идеально подходящая кухонная утварь. Это не только избавит от необходимости тщательной очистки, но и позволит добиться необходимых условий приготовления.

Например, для блинов нужна тонкая сковорода, для тушения — глубокая, для жарки мяса — с рифлёным дном, для запекания в духовке — с литыми ручками. Старайтесь подобрать оптимальный объём и помните, что большая посуда не только тяжелее, но требует и более мощной плиты.

Для казанов ещё очень важна форма дна. Плоское устойчивее, но хуже отдаёт тепло стенкам. Круглое в этом плане лучше, но может потребовать дополнительной подставки для установки на плиту. Так что лучше использовать его на открытом огне.

2. Выберите материал корпуса

Чугун

Чугунная посуда бывает с покрытием и без. Традиционная просто отливается из чугуна, а затем шлифуется, чтобы убрать огрехи литья. После покупки её нужно прокаливать на огне и обрабатывать маслом, чтобы создать естественное антипригарное покрытие.

В такой посуде нельзя надолго оставлять еду: чугун окисляется и ржавеет. Сковородки, казаны и всё остальное необходимо хорошо просушивать после каждого использования и периодически смазывать маслом.

Эмалированный чугун

Такая посуда отличается защитным покрытием из эмали с внутренней и наружной стороны. Считается, что эмалированный чугун лучше обычного, но на самом деле у него есть как преимущества, так и недостатки.

Благодаря покрытию из эмали, посуда выглядит привлекательнее, у неё много расцветок. Кроме того, она не ржавеет, в ней можно надолго оставлять еду. Она легче чистится и позволяет почти не использовать моющие средства.

В то же время из-за свойств эмали такая утварь требует бережного обращения. Чтобы покрытие не потрескалось, посуду нельзя резко нагревать и охлаждать, стучать по бортику шумовкой и соскребать пригоревшие остатки пищи твёрдыми предметами или абразивными моющими средствами.

Какой выбрать материал — решать вам. С обычным чугуном чуть больше возни, зато он почти неубиваемый. Эмалированный красивее и местами практичнее, но нуждается в очень бережном обращении.

3. Проверьте на отсутствие изъянов

Несмотря на простоту изготовления чугунной посуды, иногда всё же встречаются дефекты литья, которые не только не украшают, но и могут со временем испортить изделие. Обычно браком грешат производители бюджетного сегмента, хотя изъяны встречаются и в более дорогой посуде.

Перед покупкой повертите казан или сковороду в руках и пристально осмотрите со всех сторон. На поверхности ни в коем случае не должно быть трещин или попыток заплавить их. Посуда должна быть гладкой и хорошо отшлифованной, без наплывов и раковин (углублений).

Эмалированный чугун должен иметь идеально ровное покрытие без царапин, потёртостей, вздутий и других изъянов, которые со временем могут превратиться в очаги повреждения и разрушат покрытие, сделав посуду непригодной для использования.

4. Выберите материал ручек

Они могут быть литыми, деревянными и полимерными, а также съёмными и несъёмными. Разумеется у каждого типа есть свои преимущества и недостатки.

Литые хороши тем, что не боятся высоких температур и позволяют использовать посуду в духовке. Во время готовки они сильно нагреваются, поэтому взяться за них можно только прихваткой.
Деревянные не нагреваются, являются экологичными, но менее долговечными. В посуде с такими ручками нельзя готовить в духовке, если только они не съёмные.
Полимерные ручки не нагреваются, позволяют использовать посуду в духовке, но могут отколоться при неосторожном обращении.

5. Выберите крышку

Казаны, кастрюли, гусятницы обычно продаются с крышками. Сковородки и жаровни чаще всего идут без них, но это не обязательно плохо: так вы не переплачиваете за крышку и можете подобрать подходящую от другой посуды, которая есть на кухне.

Чугунные крышки на первый взгляд кажутся лучшим вариантом, но это не всегда так. Их минус в том, что они очень массивные и отбирают тепло, влияя на приготовление блюда, например плова. Стеклянные крышки в этом плане выгоднее, поскольку обладают меньшей теплопроводностью и позволяют следить за процессом готовки.

Как подготовить посуду к использованию

Отличие исключительно чугунной посуды от остальной в том, что перед готовкой нужно хорошенько прокалить её и сделать антипригарное покрытие.

Эмалированный чугун ни в какой подготовке не нуждается. Более того, сильный нагрев может испортить эмаль!

На первый взгляд прокаливание кажется сложной процедурой и отпугивает многих покупателей. Однако бояться не стоит. Чтобы посуда служила долгие годы, потрудиться придётся лишь раз.

К тому же, если что-то пойдёт не так, сковорода или казан не испортится. Достаточно будет почистить поверхность и повторить процедуру. Чтобы всё получилось с первого раза, поступайте следующим образом.

Если посуда недостаточно гладкая, то сначала её желательно отшлифовать. Лучше всего использовать металлическую насадку-ёршик для шуруповёрта или углошлифовальной машины, а затем пройтись средней и мелкой наждачной бумагой. После обработки поверхность станет серой, гладкой и блестящей.

Поставьте посуду на сильный огонь (если плита электрическая, выберите максимальную температуру) и обязательно включите вытяжку или откройте окно.

Через несколько минут остатки масла, которым чугун обрабатывали на производстве, начнут выгорать и пойдёт дым. Это нормально.

Продолжайте прокаливать посуду 20–30 минут, пока она не перестанет дымиться, а металл не посереет. Казан и другую высокую посуду дополнительно нужно проворачивать, чтобы хорошо прогреть стенки.

Дайте чугуну немного остыть, вытряхните окалину и тщательно протрите поверхность смоченным в растительном масле бумажным полотенцем. Меняйте полотенца пока не уберёте всю сажу, а затем ещё раз протрите насухо.

На очищенную поверхность нанесите слой растительного масла и хорошо разотрите кистью. Лучше брать рафинированное, но вполне сгодится и обычное. Верхние кромки и наружную поверхность тоже обработайте небольшим количеством масла.

Поставьте смазанную посуду на средний огонь. В этот раз сильно греть уже не нужно. Как только от посуды пойдёт дым, убавьте температуру и размазывайте масло кисточкой, чтобы запекающаяся плёнка ложилась ровным слоем по всей поверхности.

Продолжайте нагревать чугун около 20 минут, чтобы слой масла перестал липнуть. Выключите плиту и дайте посуде полностью остыть, а затем ещё раз смажьте внутреннюю поверхность небольшим количеством масла с помощью кисточки или бумажного полотенца.

Теперь можно начинать готовить.

Для создания антипригарного покрытия можно греть смазанную маслом посуду не на плите, а в духовке. В таком случае процесс займёт гораздо больше времени, но дыма будет меньше. На качество покрытия способ нагрева никак не влияет: и плита, и духовка дадут одинаковый результат.

При желании процедуру создания масляной плёнки можно повторить от трёх до пяти раз — так естественное антипригарное покрытие станет прочнее и эффективнее. Впрочем, оно и так будет улучшаться с каждой готовкой.

Как правильно ухаживать за чугунной посудой

Всё самое сложное осталось позади. Теперь с чугунной сковородой или казаном можно обращаться практически как с любой обычной посудой. Однако некоторые нюансы чистки и хранения всё же есть.

Обычный чугун

Посуда из чугуна без покрытия окисляется и ржавеет от контакта с влагой, поэтому её нельзя надолго оставлять с едой. Помыть сковороду после ужина или через часок-другой можно, а вот бросать на плите с остатками еды на ночь нельзя. Посуда от этого не пропадёт, но её придётся очистить и прокалить заново.

Чтобы не испортить антипригарный слой вместо металлических шумовок и лопаток лучше использовать деревянные или пластиковые.

Также чугун боится перепадов температур, поэтому не стоит подставлять под струю холодной воды раскалённую сковородку. Если сильно спешите используйте горячую воду, а лучше дайте посуде остыть. Пару таких контрастных душей она, может, и выдержит, а на третий, скорее всего, даст трещину.

Для чистки не рекомендуется использовать металлические губки и агрессивные моющие средства. Они негативно воздействуют на покрытие, окисляют металл. Кроме того, химия может впитаться в чугун из-за его пористой структуры. По этой же причине не рекомендуется использовать посудомоечную машину.

Большинство загрязнений легко смываются горячей водой. Иногда достаточно ополоснуть посуду кипятком, а когда она остынет — вытереть насухо бумажным полотенцем. Если еда пригорела, просто ненадолго залейте посуду водой: всё отойдёт.

После мойки сковороду или казан нужно обязательно просушить, хорошо протерев бумажным полотенцем или просто поставив на несколько секунд на плиту. Если этого не сделать она может проржаветь. Также время от времени посуду необходимо смазывать небольшим количеством масла.

Эмалированный чугун

Чугунная посуда с эмалированным покрытием в какой-то степени даже более капризна. Эмаль очень чувствительна к резкому перепаду температур, поэтому нельзя ставить пустую сковороду на сильный огонь или долго греть её. Также не стоит сразу ставить на плиту посуду из холодильника или класть на раскалённую сковороду холодные продукты. От этого эмаль потрескается и покрытие разрушится.

Как и другая эмалированная посуда, чугунная не терпит неаккуратного обращения. Металлические шумовки, жёсткие щётки, неосторожные удары — всё это легко повреждает эмаль. Она трескается, а иногда даже отваливается кусками. Чугунная посуда тяжелее обычной, поэтому с ней нужно быть вдвойне осторожным.

В остальном уход за эмалированным чугуном прост. Очищать его можно мягкими моющими средствами без использования абразивов и металлических губок. Пригоревшую еду лучше замачивать и соскребать деревянной лопаткой.

Мыть утварь в посудомойке можно, а дополнительно просушивать не требуется.

Инженер-механик, хорошо разбираюсь в технике и технологиях. Более 10 лет пользуюсь Mac и iPhone, знаю всё об экосистеме и продуктах Apple. Не только пишу, но и умею и люблю работать руками. 3 года трудился автослесарем, машину чиню только сам. Спроектировал и с нуля построил дом своими руками, накопив по ходу немало опыта. Обожаю олдскульные видеоигры и комиксы, играю на гитаре.

Секрет очень простой - надо нанести на чистый горячий чугун тонким слоем капельку высыхающего растительного масла (подходит льняное, конопляное, маковое, ореховое, тунговое, но ни в коем случае не подсолнечное или оливковое!), затем аккуратно прокалить посуду. И всё!
В зависимости от качества чугунной поверхности может потребоваться нанести 2-3 слоя. Фанаты реставрации чугунины ухитряются наносить до 20 слоев, добиваясь зеркального блеска и глубокого черного цвета.

Прежде чем перейти к описанию процесса, отметим, что это нам даёт:

- еда больше никогда не будет прилипать к чугунной посуде и всё пойдет как по маслу в прямом смысле этих слов;

- в отличие от тефлона, который некоторыми воспринимается настороженно из-за возможного выделения вредных соединений, здесь применяются только натуральные пищевые компоненты;

- в отличие от тефлонового покрытия, которое при повреждении невозможно восстановить самостоятельно, здесь в любой момент можно "залечить" царапины и нанести дополнительные слои;

- посуду можно не мыть, надо только протереть бумажной салфеткой (в советское время еще не остывшие сковородки протирали газетами) и затем для контроля протереть салфеткой, смоченной каплей подсолнечного масла. Если контрольная салфетка чистая - можно сразу после рыбы жарить какие-нибудь сладкие пирожки, запаха не будет;

- покрытие получается влаго-термоустойчивым и при варке, приготовлении на пару оно может только временно потускнеть, поэтому и о ржавчине тоже можно забыть навсегда.

Надо будет сделать следующее:

1. очистить посуду от нагара (старого слоя пригоревшей пищи и обгоревшего жира) или от заводской краски/масла,если чугунная посуда новая;
2. очистить посуду от ржавчины;
3. нанести на чистый сухой горячий чугун антикоррозионное антипригарное покрытие - смазать чугун высыхающим маслом (льняным, конопляным, маковым, ореховым) и аккуратно прокалить его в духовке.

При работе с чугуном следует помнить три важные особенности:

- чугун не терпит очень резкого нагрева и охлаждения и может треснуть;

- чугун является пористым материалом;

- настоящий цвет чугуна, к которому надо стремиться при очистке посуды - серый:

НАТУРАЛЬНЫЙ ЦВЕТ ЧУГУНА

ЦВЕТ ПОСЛЕ 1-2 СЛОЁВ МАСЛА

1. очистка чугуна от нагара/заводского масла

Чугунную посуду от нагара можно очистить щелочью (средством для чистки духовок) или пиролизом - выжиганием органических остатков, при котором остаётся только зола. Это можно сделать обжигом на костре, газовой или электрической конфорке, но удобнее всего в электродуховке на режиме самоочистки.

Интенсивность дыма и запаха при выжигании зависит от количества нагара, но в любом случае надо озаботиться хорошей вентиляцией помещения, а еще лучше делать это не дома а на даче.

Ещё раз напоминаем, что чугун может треснуть, если его резко нагревать (подвергать температурному шоку). Джек Хинкл, опытный реставратор чугуна и автор статей про это метод, обжёг от нагара в своей духовке свыше 700 чугунных сковородок и казанов бесценного антикварного и личного значения (некоторые из сковородок настолько драгоценны и редки, что стоят десятки тысяч долларов!). Он пишет, что обжиг чугуна в духовке совершенно безопасен и если вы и обнаружите трещину ПОСЛЕ обжига, то это значит что она там была ДО обжига, и была просто незаметна под слоем нагоревшего жира и грязи.

Если есть опция длительности времени самоочистки, то задайте не меньше 2 часов. Потом чистка закончится, но дверца будет все ещё закрыта на автоматический замок, пока температура в печке не снизится с 600-700 С до 100-250 С в зависимости от марки духовки. Когда замок откроется, оставьте посуду в духовке продолжать медленно остывать до комнатной температуры (можно с открытой дверцей, чтоб побыстрее). Когда чугун остынет до 30-40С, можно смахнуть с него золу и приступать к удалению ржавчины.

2. Очистка от ржавчины

Если ржавчины совсем мало, то можно её счистить средством для чистки металлической посуды с абразивным порошком, если много - обработать наждачной бумагой или металлической щеткой. После механической очистки рекомендуется химическим способом подавить все возможные очаги ржавчины, памятуя о том, что чугун - пористый. Здесь нам помогут кислоты. Иногда рекомендуют уксусную или щавелевую кислоту (компонент средств для удаления накипи и чистящих средств), но удобнее всего применять ортофосфорную кислоту как проверенное средство для холодного фосфатирования черных металлов.

Ортофосфорная кислота является основным компонентом препаратов, которые можно найти по ключевым словам фосфатирующая пропитка для металла, антикоррозионный преобразователь ржавчины, фосфатирующий модификатор ржавчины для обработки стальных, чугунных, оцинкованных и алюминиевых поверхностей перед нанесением лакокрасочных материалов. Ортофосфорная кислота создаёт защитный слой от коррозии путём преобразования ржавчины в защитную фосфатную плёнку (холодное фосфатирование), образуя химически связанный слой нерастворимых фосфорнокислых солей железа, цинка и марганца. Если кого-то смущает техническое предназначение таких средств, можно порекомендовать два пути - либо купить чистую ортофосфорную кислоту, либо воспользоваться напитками типа Кока-Колы, Пепси и им подобными, содержащими разрешенную пищевую добавку Е338 - это и есть та самая ортофосфорная кислота, которая там называется "регулятором кислотности" или подкислителем. Если слегка подогреть, то достаточное количество Кока-Колы удалит всю ржавчину ;-)

После удаления ржавчины надо смыть остатки кислот с чугуна в чистой теплой воде, включить печку на максимум (обычно в бытовых духовках 250С) и, пока она ещё не нагрелась, сразу же поставить туда чугун. После того, как чугун прогреется вместе с печью и гарантированно просохнет, можно переходить к процедуре нанесения начать прокаливать его с высыхающим маслом.

3. Нанесение на чугунную посуду защитного антипригарного покрытия из высыхающего масла.

Высыхающие масла в отличие от всех остальных растительных масле и животных жиров образуют при высыхании твердую пленку, как лак, как эмаль. Так что на сковородке нужно прокаливать то самое высыхающее масло, которое встретишь и в составе масляных красок, которыми живописцы пишут свои картины и через некоторое время краска высыхает навеки на холсте и он становится твердым и блестящим. И, конечно, тем же самым высыхающим маслом в составе красок пользуются маляры, когда красят стены, металл, дерево масляной краской, засыхающей в блестящее прочное покрытие, гладкое на ощупь.

В продовольственных магазинах можно найти несколько съедобных высыхающих масел: льняное, маковое, масло грецкого ореха и масло тунгового ореха (тунговое). Любое из них создаст на поверхности чугуна красивое гладкое черное покрытие, а если нанести больше 5 слоев, то оно будет ещё и поблескивающим. А если сковородка гладкая, и нанести 20 слоев, то в дне сковородки можно будет рассматривать себя как в черном зеркале.

Можно использовать обыкновенную олифу из магазина стройматериалов, но только натуральную, состоящую из льняного масла с добавлением скипидара, а не олифоподобные изделия из подсолнечного масла с уайт-спиритом, т.е. найти масло - не проблема.

После того, как чугун прогрели до абсолютной сухости в течение часа при температуре 200-250С, его вынимают и на решетке смазывают каплей высыхающего масла. Если чугун очень гладкий, то и капли будет достаточно на целую сковородку.

Только если ручка с заковыристыми деталями и желобками, туда можно будет нанести туда масла побольше кончиком тряпицы или кисточкой из натуральной щетины (сковорода раскаленная, нельзя пользоваться синтетической кистью).

Исключительно важно наносить масло тонким слоем, чтобы чугун был почти сухой и неблестящий. Если намазать маслом чугун так что он выглядит "мокро", то он засохнет пятнами и потом может "шелушиться" На самом деле лучше несколько тонких слоев масла, чем несколько толстых! Поэтому протираем излишки досуха, прежде чем прокаливать свеженанесенный слой.

Затем надо поставить смазанный маслом чугун в раскаленную печь и прокаливать на максимальной температуре, которая для бытовых духовок составляет около 250С.

Почему именно в духовке? Можно конечно прокаливать и на открытом огне, на электрической или газовой конфорке, но в этом случае трудно соблюсти температурный режим - можно или пережечь масло или недосушить его, а в духовке этот процесс более удобен. Есть приверженцы натуральной сушки на солнце, на открытом воздухе, где и вентиляция интенсивная и ультрафиолет вносит свой вклад в полимеризацию. Но процесс этот долгий, сродни искусству и не все сумеют им воспользоваться, поэтому прокаливание в духовке - самый простой и надежный способ.

Продолжительность прокаливания зависит от применяемого масла. Например, тунговое масло полимеризуется за 30 минут, а льняное нужно прокаливать дольше: 1 час, потом выключить печь и оставить на два часа досушиваться на спадающей температуре.

Для нанесения следующего слоя снова прогреть до максимума, смазать, выдержать час, остужать два часа и т.д. За это время покрытие на чугуне покоричневеет и станет совершенно сухим на ощупь. Или, на чугуне другого качества, другого возраста, пористости и состава, останется практически неизменным. Но уже третий и четвертый слои прокаленного масла полностью изменят внешний вид и качество покрытия внутри и снаружи чугунной посуды. Четвертый слой - глубокого черно-шоколадного цвета.

Теперь в хорошо обработанном прокаливанием с маслом чугуне можно долгие годы готовить что угодно, в том числе и печь, и варить, и жарить, и гриллировать. Единственное что сделают варка и тушение в чугуне, говорит Грег, автор замечательного блога про чугунную утварь, выпечку и приготовление в ней любой пищи, - это что защитный слой может потускнеть. Но блеск, понятное дело, легко восстановить прокаливанием с несколькими слоями масла, если блеск так сильно нужен для эстетики.

Чугун

Сплав, содержащий в составе железо, углерод в количестве 2,14-6,67, серу, фосфор, марганец, кремний и прочие добавки, называется чугуном. История выплавки началась еще в железном веке. Важный конструкционный материал, основа металлургии и всего сталеплавильного производства.

Шероховатый, имеющий серый матовый цвет.
Плавление при 1000-1600˚С в зависимости от состава (для промышленных в среднем – 1000-1200˚С, белые и передельные чугуны расплавляются при более высоких температурах).
Плотность: 7200-7600 кг/м3.
Удельная теплоемкость: 540 Дж/(кг˚С).
Высокая твердость: 400-650НВ.
Низкая пластичность, очень крошится при воздействии давлением; наивысшие значения относительного удлинения имеет ковкий высокопрочный чугун δ=6-12%.
Невысокая прочность: 100-200 МПа, для ковкого ее значения достигают 300-370 МПа, для некоторых марок высокопрочного – 600-800 МПа.
Моделируется с помощью термической обработки, однако редко и с большой осторожностью, так как для него характерен процесс трещинообразования.
Легируется с помощью вспомогательных химических элементов, однако значительная степень легирования еще больше усложняет процессы технологической обработки.
Характеризуется удовлетворительной свариваемостью, хорошей обрабатываемостью резанием, отличными литейными свойствами. Ковке и штамповке не подлежит.
Хорошая износостойкость и коррозионная стойкость.

Чугун – материал для корпусных деталей, блоков, узлов машин, изготовленных методом литья. Является основной шихтовой составляющей для выплавки стали.

Как отличить чугун от стали?

По плотности изделия. Нужно взвесить предмет и определить, какой водный объем он вытеснит. Плотность стали находится в диапазоне 7,7-7,9 г/см?, серого чугуна — не будет больше 7,2 г/см?. Такой способ не выделяется особенной надежностью, так как белый чугун имеет плотность между 7,6 и 7,8 г/см?.
С помощью магнита. Чугун магнитится хуже, чем сталь. Минус такого способа в том, что стали с большим содержанием никеля почти не привлекают магнит.
Наиболее точным способом считается обозначение чугуна с помощью шлиф машинки и вида появляющеся стружки. Необходимо взять напильник с очень маленькой насечкой и провести по поверхности предмета пару раз. Появившиеся опилки нужно собрать на бумагу, сложить ее в два раза и активно потереть. Чугун ощутимо запачкает бумагу, сталь практически не оставляет следов.

Можно создать выводы про материал по величине, цвету и форме искр, появляющихся при шлифовке. Чем больше углерода, тем ярче и крепче будет сноп светло-жёлтых искр. Как мы уже знаем, чугун имеет углерода больше, чем сталь. Также при сверловке изделия тонким сверлом можно определить материал по виду стружки. Чугунная стружка буквально на глазах превратится в пыль, стальная — приобретет вид витой пружины.

Соответственно c требованиями, предъявляемыми и деталям, чугун может использоваться в качестве ферромагнитного (магнитно-мягкого) или паромагнитного материала.

Магнитные свойства в основном, чем какие-нибудь иные, зависят от структуры металла, что определяет разграничение магнитные параметров на первичные и вторичные. К первичным относятся индукция, изобилие (4?I), проницаемость в крепких полях и температура магнитного превращения. Такие свойства зависят от численности и состава ферромагнитных фаз и не зависят от их формы и распределения. К вторичного типа особенностям относятся гистерезисные характеристики: индукция, изобилие и проницаемость в слабых и средних, полях, коэрцитивная сила, последний магнетизм. Вторичные свойства мало зависят от состава фаз и определяются в основном формой и распределением структурных составляющих.

Ключевыми ферромагнитными составляющими чугуна являются феррит и цементит, характеризующиеся следующими данными (табл. 1).

Сталь

Железоуглеродистый сплав, содержащий карбон в количестве не больше 2,14 % и железо – не менее 45 %, называется сталью. Ее основные характеристики:

Гладкая, имеет серебристый цвет с характерным отблеском.
Плавление в пределах 1450˚С.
Плотность составляет от 7700 до 7900 кг/м3.
Теплоемкость при комнатной температуре: 462 Дж/(кг˚С).
Невысокая твердость, в среднем 120-250 НВ.
Отличная пластичность: коэффициент относительного удлинения δ для различных марок колеблется в рамках 5-35 %, для большинства – δ≥20-40 %.
Средние значения предела прочности для конструкционных материалов – 300-450 МПа; для особо прочных легированных – 600-800 МПа.
Хорошо поддается коррекции свойств с помощью термической и химикотермической обработки.
Активно легируется различными химическими элементами с целью изменения свойств и назначения.
Качественно высокие показатели свариваемости, обрабатываемости давлением и резанием.
Характеризуется низкими показателями коррозионной стойкости.

Сталь – это основной конструкционный сплав в современной металлургии, машиностроении, приборостроении и технике.

Коррозионная стойкость

Оба сплава склонны к ржавчины, и плохая эксплуатация помогают ускорению данного процесса.

Чугун в процессе применения покрывается сверху сухой ржавчиной. Это говоря иначе химическая коррозия. Мокрая (электрохимическая) коррозия действует на чугун очень медленно, чем на сталь. Сначала напрашивается вывод, что антикоррозионные характеристики чугуна намного больше. В действительности оба эти сплава склонны к ржавчины одинаково, просто в отношении изделий из чугуна из-за толстых стен процесс занимает побольше времени. Этим, к примеру, вполне объясним разницу в служебном сроке котлов: стальные — от 5 до пятнадцати лет, чугунные — от 30 лет.

В 1913 году Гарри Бреарли сделал открытие в области металлургии. Он обнаружил, что сталь с большим содержанием хрома имеет прекрасное сопротивление к кислотной ржавчины. Так возникла нержавейка. Она тоже имеет собственную градацию:

Коррозионно-стойкая сталь имеет устойчивость к ржавчины в простых промышленных и бытовых условиях (нефтегазовая, нетяжелая, машиностроительная промышленность, хирургические инструменты, домашняя нержавеющая посуда).
Огнеупорная сталь устойчивая к большим температурам и агрессивным средам (химическая индустрия).
Жаропрочная сталь выделяется очень высокой прочностью к механическим действиям в условиях больших температур.

Определяем происхождение по типу детали

Рассмотрев подробные характеристики этих сплавов, можно уверенно пользоваться знаниями о том, чугун от стали чем отличается. Имея перед собой металлический предмет, сомневаясь в его происхождении, рационально сразу вспомнить главные отличительные технологические свойства. Итак, чугун – это литейный материал. Из него производят простую посуду, массивные трубы, корпусы станков, двигателей, крупные объекты несложной конфигурации. Из стали изготавливают детали всех размеров и сложности, так как для этого применяются ковка, штамповка, волочение, прокатывание и другие способы обработки металла давлением. Таким образом, если стоит вопрос о происхождении арматуры, сомнений быть не может – это сталь. Если интересует происхождение массивного казана – это чугун. Если же необходимо узнать, из чего изготовлен корпус двигателя или коленчатого вала – следует прибегнуть к иным вариантам распознавания, так как возможны оба варианта.

Цветовые особенности и анализ хрупкости

Для того чтобы знать, как отличить чугун от стали на глаз, нужно помнить о главных визуальных отличиях. Для чугуна характерен матовый серый цвет и более шероховатая внешняя текстура. Сталь характеризуется особым для нее серебристым блестящим оттенком и минимальной шероховатостью.

Также важными знаниями о том, как отличить чугун от стали визуально, является информация о пластичности этих материалов. Если исследуемые заготовки или металлические предметы не имеют серьёзной ценности, можно испробовать их на прочность и пластичность, применив ударную силу. Хрупкий чугун раскрошится на кусочки, в то время как сталь только деформируется. При более серьезных нагрузках, направленных на дробление, крошки чугуна получатся мелкой разнообразной формы, а кусочки стали – крупными, правильной конфигурации.

Резать и сверлить

Как отличить чугун от стали в домашних условиях? Необходимо получить из него мелкую пыль или стружку. Так как сталь обладает высокой пластичностью, то и стружка ее имеет извивистый характер. Чугун же крошится, при сверлении образуется мелкая стружка надлома вместе с пылью.

Нагревать и искрить

Как отличить чугун от стали? Нужно оперировать необходимым оборудованием и небольшим запасом терпения.

В первом случае можно прибегнуть к нагреванию, к примеру, с помощью паяльной лампы, облачившись изначально в специальную защитную одежду и соблюдая правила безопасности в работе. Температуру нужно повышать до начала плавления металла. Уже было сказано, что температура плавления чугуна выше, чем у стали. Однако это касается преимущественно белых и передельных чугунов. Относительно всех промышленных марок — они содержат углерод в количестве не более 4,3 % и плавятся уже при 1000-1200˚С. Таким образом, его расплавить можно значительно быстрее.

Познавательным методом получения информации о том, чугун от стали чем отличается, является использование экспериментального образца на шлифовальном станке или под острым кругом шлифовальной машинки. Анализ осуществляется по характеристикам искр. Для чугуна характерны неяркие искры красного цвета, а для стали – яркие слепящие короткие лучи с бело-желтым оттенком.

Общие сведения

Представляет собой сплав железа и углерода, которого в составе лигатуры должно быть не менее 2 %. Имеет несколько разновидностей:

это не говорит о том, что металл можно ковать, а обозначает его пластичность.

Белый чугун на изломе имеет белый цвет. Он тяжелый, прочный и не подвержен влажной коррозии. Имеет несколько разновидностей и используется для изготовления ковких материалов.

Серый чугун содержит примеси, таким эпитетом обозначают сплав железа, углерода и кремния. Большая часть углерода в лигатуре находится в виде графита. На изломе имеет серый цвет.

Стоит обратить внимание на высокопрочный чугун, в составе которого находится шаровидный графит. Он не так сильно ослабляет металлическую сетку, а также не считается концентратором напряжения.

По объемам производства Россия входит в тройку лидеров, уступая только Китаю и Японии.

Углерод в сплаве содержится в форме:

Графит — минерал в виде самородков, считается модификацией углерода. Увидеть этот элемент можно при наличии в доме карандаша, там графит находится в виде стержня. Графит известен давно, его применение зависит от отрасли: относительно мягкий, в древности использовался при изготовлении посуды из глины. В сплаве с железом является источником углерода, при повышении температуры меняется, становясь более твердым, но хрупким.

В химии представляет собой атом углерода, который имеет связь с тремя другими атомами. При добавлении к железу влияет на его качества, повышая твердость сплава.

Цементит, или кардит железа, хрупкий, пластичный и слабо магнитится. Образуется в материале, в состав которого входит железо уже при малом количестве углерода. Считается фазовой и структурной составляющей сплава.

В процентном соотношении не превышает 2,14 %. Температура плавления — от 1150 до 1200 °C, ниже на 300 °C, чем у железа.

Стоит отметить, что чугун подвержен сухой коррозии. В сравнении со сталью может показаться, что он имеет определенное преимущество по антикоррозийным свойствам, но это не так. Сталь и чугун в равной степени подвержены коррозии.

Как звучит

Интересная особенность заключается в том, как отличить чугун от стали по звуку. Эти два сплава звучат по-разному. Вовсе не обязательно производить музыкальный аккомпанемент на имеющихся экспериментальных объектах. Но необходимо иметь оба образца либо обладать опытным слухом в данном вопросе. Сталь характеризуется более высокой плотностью, что отражается на ее звучании. При ударе о нее металлическим предметом звук получается намного более звонкий, нежели в той же ситуации с чугуном.

Для того чтобы знать, чугун от стали чем отличается, необходимо иметь немного знаний об этих материалах и определенный опыт. Ведь опытный профессионал в сфере ковки, шлифования, фрезерования, сверления, точения, термообработки или сварки, металлург или техник легко отличает их между собой, оценив лишь визуально или на ощупь.

Термический шок и устойчивость к ударам

Высокая эластичность выполняет изделия из стали устойчивыми к ударам царапинам и так далее. Хрупкость же чугуна неминуемо приводит к появлению трещин при ударе или перекосах.

Серый чугун имеет более гомогенную структуру, очень высокие эластичность и противо ржавочные свойства, может держать большие температурные скачки.

Читайте также: