Сталь и чугун

Сталь и чугун являются наиболее важными и широко применяемыми в технике сплавами. Достаточно отметить, что они составляют около 95% всех используемых в мире сплавов. Прежде чем перейти к изучению строения стали и чугуна, следует выяснить, что же представляют собой эти сплавы по химическому составу. Сталью называют сплавы железа с углеродом и другими элементами, содержащие до 2% углерода. Углерод - важнейшая примесь стали, так как от количества его зависят прочность, твердость и пластичность стали. Кроме железа и углерода, в состав стали входят в том или ином количестве кремний, марганец, сера и фосфор. Эти примеси обычно попадают в сталь в процессе ее выплавки и являются ее неизбежными спутниками.

Чугун - это тоже сплав на железной основе. Принципиальное отличие чугуна от стали заключается прежде всего в более высоком содержании в чугуне углерода. Чугуном называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2% углерода. Чаще всего находят применение чугуны, содержащие 3 - 3,5% углерода. В состав чугуна входят те же примеси, что и в сталь, т. е. кремний, марганец, сера и фосфор, но в несколько больших количествах.

Углерод в чугуне может находиться либо в химическом соединении с железом, либо в свободном состоянии в виде графита. Чугуны, у которых весь углерод находится в химическом соединении с железом, называются белыми (по виду излома). Чугуны, у которых весь углерод или большая его часть находится в виде графита, называются серыми. В настоящей главе будет рассмотрено строение белых чугунов. Чтобы несколько упростить изучение строения стали и чугуна, мы будем рассматривать их как сплавы, состоящие из двух компонентов - железа и углерода. Влияние на структуру и свойства стали и чугуна остальных примесей описывается в дальнейшем.