Теплоемкость чугуна и стали

Удельная теплоемкость стали

В сводной таблице представлена удельная теплоемкость стали распространенных марок: углеродистых, низко- и высоколегированных сталей, а также чугуна при различной температуре.

Приведены значения средней удельной теплоемкости низколегированных сталей, углеродистых сталей при различных температурах, указана теплоемкость высоколегированных сталей с особыми свойствами в зависимости от температуры.

По данным таблицы видно, что значение удельной теплоемкости стали с ростом температуры увеличивается. Следует отметить, что теплоемкость стали при комнатной температуре находится в диапазоне от 440 до 550 Дж/(кг·град); удельная теплоемкость стали в таблице представлена в интервале температуры от 20 до 1000°С.

Удельная теплоемкость стали при различных температурах

Марка сталиТемпература, °СТеплоемкость стали, Дж/(кг·град)

02Х17Н11М2	20…400…600…800	470…560…610…650
02Х22Н5АМ3	20…100…200…300…400	480…500…530…550…590
03Х24Н6АМ3 (ЗИ130)	20…100…200…300…400	480…500…530…550…570
05ХН46МВБЧ (ДИ65)	100…200…300…400…500…600…700…800	445…465…480…490…500…510…515…520
06Х12Н3Д	100…200…300…400	523…544…577…594
07Х16Н6 (Х16Н6, ЭП288)	100…200…300…400…500…600…700	440…500…550…590…630…670…710
08	100…200…400…600	465…477…510…565
08кп	100…200…300…400…500…600…700…800…900	482…498…514…533…555…584…626…695…695
08Х13 (0Х13, ЭИ496)	20	462
08Х14МФ	20…100…200…300…400…500…600	460…473…502…540…574…682…754
08Х17Т (0Х17Т, ЭИ645)	20	462
08Х17Н13М2Т (0Х17Н13М2Т)	20	504
08Х18Н10 (0Х18Н10)	20	504
08Х18Н10Т (0Х18Н10Т, ЭИ914)	20…100…200…300…400…500…600…700	461…494…515…536…549…561…574…595
08ГДНФЛ	100…200…300…400…500…600…700…800…900	483…500…517…529…554…571…613…697…693
09Х14Н19В2БР1 (ЭИ726)	20	502
015Х18М2Б-ВИ (ЭП882-ВИ)	100…200…300…400	473…519…578…636
1Х14Н14В2М (ЭИ257)	20…100…200…300…400…500…600…700	461…486…515…536…544…557…590…624
4Х5МФ1С (ЭП572)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	431…477…519…565…620…703…888…766…749
10	100…200…400…600	465…477…510…565
10кп	100…200…400…600	466…479…512…567
10Х12Н3М2ФА(Ш) (10Х12Н3М2ФА-А(Ш))	100…200…300…400…500	510…538…562…588…627
10Х13Н3М1Л	20	495
10Х17Н13М2Т (Х17Н13М2Т, ЭИ448)	20	504
10Х17Н13М3Т (Х17Н13М3Т, ЭИ432)	20	504
10Х18Н9Л	100	504
10ГН2МФА, 10ГН2МФА-ВД, 10ГН2МФА-Ш	100…200…300…400	469…553…599…628
12МХ	20…200…300…400…500…600…700	498…519…569…595…653…733…888
12X1МФ (ЭИ575)	100…200…300…400…500…600…700…800	507…597…607…643…695…783…934…1025
12Х13 (1Х13)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	473…487…506…527…554…586…636…657…666
12Х13Г12АС2Н2 (ДИ50)	100…200…300…400…500…600…700	523…559…602…613…648…668…690
12Х18Н9 (Х18Н9)	20	504
12Х18Н9Т (Х18Н9Т)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	469…486…498…511…519…528…532…544…548
12Х18Н12Т (Х18Н12Т)	20…100…200…300…400…500…600…700	461…494…515…540…548…561…574…595
14Х17Н2 (1Х17Н2, ЭИ268)	20	462
15	100…200…400…500	469…481…523…569
15Г	100…300…500	496…538…592
15К	100…200…400…500	469…482…524…570
15кп	100…200…300…400…500…600…700…800	465…486…515…532…565…586…620…691
15Л	100…200…400…600	469…477…515…570
15Х2НМФА-А, 15Х2НМФА-А класс 1	100…200…300…400	490…515…540…569
15Х11МФБЛ (1Х11МФБЛ, Х11ЛА)	100…200…300…400…500…600	494…528…574…641…741…867
15Х25Т (Х25Т, ЭИ439)	20	462
15ХМ	100	486
17Х18Н9	20	504
18Х11МНФБ (2Х11МНФБ, ЭП291)	100…200…300…400…500…600	490…540…590…666…766…900
18ХГТ	100…200…300…400…500…600…700…800	495…508…525…537…567…588…626…705
20	100…200…400…500	469…481…536…569
20Г	100…200…400…500	469…481…536…569
20ГСЛ	100…200…400…500	469…482…536…569
20К	100…200…400…500	469…482…524…570
20Л	100…200…400…600	469…481…536…570
20кп	100…200…300…400…500…600…700…800…900	486…498…514…533…555…584…636…703…695
20ХМЛ	100…200…300…400…500	498…572…588…612…660
20ХМФЛ	100…200…300…400…500…600	498…574…590…615…666…741
20Х3МВФ (ЭИ415, ЭИ579)	100…200…300…400…500…600	502…561…611…657…716…754
20Х23Н13 (Х23Н13, ЭИ319)	20	538
20Х23Н18 (Х23Н18, ЭИ417)	20	538
20ХН3А	100…200…300…400…500…600…700…800	494…507…523…536…565…586…624…703
22К	100…200…400…500	469…481…519…569
25	100…200…400…500	469…482…524…570
25Л	100…200…400…600	469…481…519…570
25Х1МФ	20	461
25Х2М1Ф (ЭИ723)	100…200…300…400…500…600	536…574…607…632…674…733
25ХГСА	20…100…200…300…400…500…600…700	496…504…512…533…554…584…622…693
30	100…200…300…400…500	469…481…544…523…762
30Г	100…200…300…400…500	469…481…544…599…762
30Л	100…200…400…600	469…481…523…570
30Х13 (3Х13)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	473…486…504…525…532…586…641…679…691
30ХГТ	100…200…300…400…500…600…700…800	495…508…525…537…567…588…626…705
30Х	20…100…200…300…400…500…600…700…800…900	482…496…513…532…555…583…620…703…687…678
30ХН2МФА (30ХН2МВА)	20…100…200…300…400	466…508…529…567…588
30ХН3А	100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000	494…504…518…536…558…587… 657…703…695…687
33ХС	20…100…200…300…400…500…600…700	466…508…529…563…599…622…634…664
35	100…200…400…500	469…482…524…570
35Л	100…200…400…600	469…481…523…574
35ХГСЛ	100…200…300…400…500…600…700…800…900	496…504…512…533…554…584…622…693…689
35ХМЛ	100…200…300…400…500…600…700…800…900	479…500…512…529…550…580…617…689…685
36Х18Н25С2 (4Х18Н25С2, ЭЯ3С)	20	515
40	100…200…300…400…600	469…481…519…523…574
40Г	100…200…400…600	486…481…490…574
40Л	100…200…400…600	469…481…523…574
40Х10С2М (4Х10С2М, ЭИ107)	300…400…500	532…561…586
40Х13 (4Х13)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	452…477…502…528…553…578…620…666…691
40ХЛ	100…200…300…400…500…600…700…800…900	491…508…525…538…569…588…626…701…689
45	100…200…400…500	469…482…524…574
45Г2	100…200	444…427
45Л	100…200…400…600	469…481…523…569
45Х14Н14В2М (ЭИ69)	300…400…500…600	507…511…523…528
50	300…400…500	561…641…787
50Г	20…100…200…300…400…500…600…700	487…500…517…533…559…584…609…676
50Л	100…200…400…600	478…511…511…569
55	100…200…400…500	477…486…523…569
60	100…200…400…600	481…486…528…565
ХН35ВТ (ЭИ612)	100…200…300…400…500…600	511…544…569…590…595…595
ХН64ВМКЮТЛ (ЗМИ3)	20…100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000	430…450…470…490…515…540…565… 590…625…650…1008
ХН65ВКМБЮТЛ (ЭИ539ЛМУ)	20…100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000	424…436…480…493…505…518…548… 596…650…692…710
ХН65ВМТЮЛ (ЭИ893Л)	20…100…200…300…400…500…600…700…800	425…430…440…470…500…510…550…615…650
ХН65КМВЮТЛ (ЖС6К)	20…100…200…300…400…500…600…700…800…900	380…400…420…445…470…485…515…560…610…660
ХН70БДТ (ЭК59)	100…200…300…400	450…475…500…505
ХН70КВМЮТЛ (ЦНК17П)	20	440
ХН80ТБЮА (ЭИ607А)	100…200…300…400…500…600	494…547…607…678…749…829
Х15Н60-Н	20	460
Х20Н80-Н	20	460
Х23Ю5Т	20…800	480…750
Х27Ю5Т	20…800	500…690
А12	100…300…400…600	469…477…515…569
Р6М5	100…200…300…400…500…600…700	440…470…500…550…580…670…900
Р18	100…200…300…400…500…600…700	420…450…470…510…550…610…690
У8, У8А	20…100…200…300…400…500…600…700…800…900	477…511…528…548…565…594…624…724…724…703
У12, У12А	20…100…200…300…400…500…600…700…800…900	469…503…519…536…553…720…611…712…703…699

Средняя удельная теплоемкость высоколегированных сталей

В таблице даны значения массовой удельной теплоемкости высоколегированных сталей с особыми свойствами таких, как сталь Г13 и сталь Р18.
Теплоемкость сталей Г13 и Р18 приведена в размерности кДж/(кг·град) при температурах 50…1300°С.

Средняя удельная теплоемкость сталей низколегированных

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости низколегированных сталей. Даны значения теплоемкости для следующих марок стали: сталь 30Х, 30Н3, 30ХН3, 30Г2, 50С2Г. Удельная теплоемкость сталей в таблице выражена в кДж/(кг·град) и указана в зависимости от температуры — в интервале от 50 до 1300°С.

Удельная теплоемкость углеродистых сталей и чугуна при различной температуре

В таблице приведены значения удельной (массовой) теплоемкости следующих углеродистых сталей и чугуна: сталь 08, ст.20, ст.35, ст.У8, сталь листовая электротехническая, чугун белый, чугун СЧ10. Теплоемкость представлена в таблице в интервале температуры от 80 до 1573 К в размерности кДж/(кг·град) .

Удельная теплоемкость легированных сталей при различной температуре

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости стали следующих марок: сталь 15Л, 25Л, 45Л, 55Л, 13Н2ХА, Р18, 11Р3АМ3Ф2, Р6М5, 4Х13, 1Х12В2МФ, Х5М, 30ХМ, 30ХМА, 30ХГС, 30ХГСА, 1Х11МФ, 1Х12ВИМФ, 25Х2МФА, ХН35ВТ (ЭИ612, ЭИ612К), Х17Н13М2Т (ЭИ448), Х16Н25М6 (ЭИ395), Х22Н26, ВЖ100, ШХ15. Массовая теплоемкость легированных сталей в таблице выражена в кДж/(кг·град) в зависимости от температуры — в интервале от 300 до 1400К.

Средняя удельная теплоемкость углеродистых сталей

В таблице представлены значения массовой теплоемкости железа и следующих углеродистых сталей: сталь 08КП, ст. 08, сталь 20, 40, сталь У8, У8′, у12. Массовая удельная теплоемкость углеродистых сталей в таблице дана в размерности кДж/(кг·град) в интервале температуры от 50 до 1300°С.

Источники:

Теплоемкость чугуна и стали

Сталью считают сплав железа с другими химическими соединениями. Среди компонентов, входящих в состав, присутствует углерод в количестве 2,14%.

Благодаря его наличию сплавы железа приобретают свою прочность. Удельный вес стали равен 75500—77500 Н/м³. В составе сплава иногда могут содержаться легирующие элементы.

Удельная теплоемкость стали при 20 °C измеряется в 460 Дж/(кг*°C), или 110 кал/(кг*°C).

Классификация

Существуют различные параметры, в соответствии с которыми характеризуется рассматриваемый материал. Так, например, сталь бывает инструментальной и конструкционной. Быстрорежущий сплав считается одним из видов инструментальной.

Существуют также различия и в соответствии с химическим составом. В зависимости от того, какие присутствуют в сплаве элементы, разделяют легированные и углеродистые. Также принята классификация по уровню концентрации углерода.

Так, существует три вида сплавов:

1. Низкоуглеродистый. В нем содержание углерода до 0,25%.

2. Сталь среднеуглеродистая. В этом сплаве углерода около 0,25—0,6%.

3. Высокоуглеродистая сталь. В этом сплаве присутствует порядка 0,6—2% углерода.

Аналогичным образом классифицируется и легированная сталь по процентному содержанию легирующих элементов:

1. Низколегированная сталь содержит до 4%.

2. В среднелегированном сплаве присутствует до 11%.

3. Высоколегированная сталь. В ней содержится более 11%.

Сталь производится различными методами и с применением особых технологий. В зависимости от того или иного способа в составе сплава содержатся разные металлические включения. Этот показатель оказывает влияние на удельный вес стали. Классифицируя сплавы по количеству примесей, различают:

1. Смеси обыкновенного качества.

2. Качественные.

3. Высококачественные.

4. Особо качественные.

Существует также классификация в соответствии со структурным составом материала. Например, выпускаются ферритные, бейнитные, аустенитные, перлитные и мартенситные сплавы. Несомненно, структурный состав влияет и на удельный вес стали.

Сплавы также разделяются на двухфазные и многофазные. Это зависит от наличия фаз в структуре. Также сплавы классифицируются по характеру затвердевания и степени раскисления. Так, существует спокойная, полуспокойная и кипящая сталь.

Методы производства стали

В качестве сырья для изготовления стали применяется чугун. Наличие большого количества углерода, фосфора и серы в его составе делает его ломким и хрупким.

Для переработки одного материала в другой необходимо уменьшить содержание этих веществ до нужной концентрации. При этом изменится и удельный вес стали, и ее свойства.

Тот или иной метод производства сплавов предполагает разные способы окисления углерода в чугуне. Чаще всего используются:

1. Мартеновский метод выплавки стали. Надо отметить, что этот вариант в последнее время плохо конкурирует с прочими способами.

2. Конверторный метод. Сегодня большинство видов продукции из стали производится с использованием этой технологии.

3. Электротермический – один из передовых технологических способов получения стали. В результате производимый материал отличается очень высоким качеством.

Конверторный метод

Используя этот технологический способ, избыток чугуна, фосфора и серы окисляют с помощью кислорода. Осуществляется продув под давлением через расплавленный материал в специальной печи. Называется она конвертер.

Эта печь имеет форму груши. Во внутренней ее части — футеровка огнеупорным кирпичом. Эта печь отличается высокой мобильностью: может поворачиваться на 360 градусов. Емкость конвертера около 60 тонн.

Для футеровки используется, как правило, два типа сырья:

1. Динас – в его состав входит SiO2, который обладает кислотными свойствами.

2. Доломитная масса – MgO и CaO. Она получена из доломитного материала MgCO3*CaCO3, обладающего свойствами оснований.

Из-за разного материала для футеровки конверторные печи делятся на томасовские и бессемеровские. Продуваемый воздух под давлением охватывает всю площадь металла.

Необходимо отметить, что процессы, происходящие в печи, имеют продолжительность не больше 20 минут. Длительность пребывания материала в конверторе оказывает влияние на теплоемкость стали.

Сплав, который получается в конверторных печах, часто содержит большое количество монооксида железа. Именно поэтому материал зачастую получается низкого качества.

Мартеновская печь

Этот способ переработки чугуна устарел. Несомненно, при использовании несколько отсталых технологий при обработке существенно снижается качество материала, изменяются его технические характеристики (теплоемкость стали и прочие). Мартеновская печь представляет собой большую плавильную ванну.

Она покрыта сводом из огнеупорного кирпича и камер-рекуператоров. Эти отсеки предназначены для подогрева горючего газа и воздуха. Они наполнены насадкой из кирпича (огнеупорного). Поток горячего газа и воздуха вдувается в печь через третий и четвертый рекуператоры. А первый и второй тем временем нагреваются от печных газов.

После достаточного повышения температуры весь процесс идет в обратную сторону.

Электротермический способ

Этот метод обладает рядом преимуществ перед мартеновским и конверторным. Электромеханический способ позволяет менять химический состав полученной стали. При этом смесь после процесса переработки получается очень высокого качества.

Из-за ограниченного доступа воздуха в электропечи понижается количество монооксида железа. Он, как известно, своими примесями загрязняет сталь. А это, в свою очередь, оказывает существенное влияние на ее качество. В электропечи температура не опускается ниже 2000 °C.

Таким образом, такие вредные примеси, как сера и фосфор, полностью удаляются из состава чугуна.

Метод работы печи

Электротермические печи, благодаря своей высокой температуре, позволяют легировать сталь с помощью тугоплавких металлов. К ним относят, в частности, вольфрам и молибден. Электросталеплавильный способ позволяет получить высококачественную смесь: удельная теплоемкость стали, а также ее качественные характеристики — на самом высоком уровне.

Материал чугун: основные свойства и важные характеристики

Теплоемкость чугуна и стали

Чугун состоит из углерода, железа и некоторых примесей. Это один из главных материалов черной металлургии. Чугун используются при изготовлении предметов быта и коммунального хозяйства, деталей машин и в других отраслях. Его применяют в производстве, ориентируясь и учитывая его свойства и характеристики.

Данная статья как раз и призвана рассказать вам о плотности высокопрочного, жидкого, белого и серого чугуна, его температурах плавления и удельная теплоемкость также будут рассмотрены отдельно.

У чугуна, как и у любого металла, присутствуют следующие свойства: тепловые, физические, механические, гидродинамические, электрические, технологические, химические. Каждые свойства рассмотрим подробнее.

Это видео рассказывается о структуре и составе чугунных сплавов и зависимости их свойств от определенного состава:

Теплоемкость

Тепловую емкость чугуна определяют с помощью правила смещения. Когда теплоемкость чугуна достигает температурного периода, начало которого начинается с температуры, значение которой больше фазовых превращений и заканчивается на отметке равной температуры плавления, то теплоемкость чугуна принимает значение 0,18 кал/Го С.

Если значение температуры плавления превышает абсолютное значение, то теплоемкость равна 0,23±0,03 кал/Го С. Если происходит процесс затвердения, то тепловой эффект равняется 55±5 кал. Тепловой эффект зависит от количества перлита, когда происходит перлитное превращение. Обычно он принимает значение 21,5±1,5кал/Г.

За величину объемной теплоемкости принимают произведение удельного веса на удельную теплоемкость. Для твердого чугуна эта величина составляет 1 кал/см3*ºС, для жидкого – 1,5 кал/см3*ºС.

Удельная теплоемкость чугуна равна 540 Дж/кг С.

Удельная теплоемкость чугуна и других металлов в виде таблицы

Теплопроводность

В отличие от теплоемкости, теплопроводность не определяется по правилу смещения. Только в случае изменения величины графитизации, на теплопроводность будет влиять состав чугуна.

Температуропроводность

Значение температуропроводности твердого чугуна (при крупных расчетах) может быть принята равной его теплопроводности, а жидкого чугуна – 0, 03 см2*/сек.

О том, какую чугуны имеют температуру плавления, читайте ниже.

Температура плавления

Чугун плавится при температуре 1200ºС. Это значение температуры ниже температуры плавления стали на 300 градусов. При повышенном содержании углерода, этот химический элемент имеет на молекулярном уровне тесную связь с атомами железа.

В процессе плавления чугуна и его кристаллизации углеродная составляющая не может полностью пронизать структурную решетку железа. Вследствие этого материал чугун примеряет на себя свойство хрупкости. Чугун используют для деталей, от которых требуется повышенная прочность. Однако чугун не применяют при изготовлении предметов, на которые будут действовать постоянные динамические нагрузки.

В таблице ниже указана температура плавления чугуна в сравнении с другими металлами.

Температура плавления чугуна и других металлов

Масса

Вес материала меняется в зависимости от количества связанного углерода и наличия определенного процента пористости. Удельный вес чугуна при температуре плавления может существенно снижаться в зависимости от наличия в чугуне примесей.

Кроме этого линейное расширение металла и структура чугуна меняется в зависимости от состояния каждого показателя. То есть это зависимые величины.

Удельный вес каждого чугуна отличается в зависимости от вида материала. У серого чугуна удельная масса равна 7,1±0,2 г/см3, у белого — 7,5±0,2 г/см3 , у ковкого — 7,3±0,2 г/см3.

О некоторых физических свойствах чугуна поведает видео ниже:

Объем чугуна, проходя через температуру фазовых превращений, достигает увеличения в 30%. Однако, при нагреве в 500ºС, объем увеличивается на 3%. Росту помогают графитообразующие элементы. Тормозят рост объема карбидообразующие составляющие. Та же росту препятствует нанесение на поверхность гальванических покрытий.

углерода обычно составляет не менее 2,14%. Благодаря углеродной доле чугун имеет отличную твердость. Однако пластичность и ковкость материала на этом фоне страдают.

О том, какова плотность чугуна, расскажем ниже.

Плотность

Плотность описываемого материала, чугуна, равна 7,2 гр/см3. Если сравнивать с чугуном другие металлы и сплавы, то это значение плотности достаточно высокое.

Благодаря хорошему значению плотности чугун широко применяют для литья разнообразных деталей в промышленности. По этому свойству чугун совсем незначительно уступает некоторым сталям.

Предел прочности

Предел прочности чугуна при сжатии зависит от структуры самого материала. Составляющие структуры набирают свою прочность вместе с увеличением уровня дисперсности.

На предел прочности оказывают сильное влияние количество, величина, распределение и формаграфитных включений. Предел прочности уменьшается на заметную величину, если графитные включения расположены в виде цепочки.

Такое расположение уменьшает сплоченность металлической массы.

Предел прочности достигает максимального значения, когда графит принимает сфероидальную форму. Получается такая форма без влияния температуры, но при включении в чугунную массу церия и магния.

При повышении температуры плавления до 400ºС, предел прочности не изменяется.
Если температура поднимается выше этого значения, то предел прочности уменьшается.
Заметим, что при температуре от 100 до 200ºС предел прочности может снижаться на 10-15%.

Пластичность

Пластичность чугуна в большей степени зависит от формы графита, а так же зависят от структуры металлической массы. Если графитные включения имеют сфероидальную форму, то процент удлинения может достигать 30.

В обычном чугуне серого вида удлинение достигает только десятой доли.
В отожженном чугуне серого вида удлинение равно 1,5%.

Упругость

Упругость зависит от формы графита. Если графитные включения не менялись, а температура повышалась, то упругость остается при том же значении.

Модуль упругости считается условной величиной, так как он имеет относительное значение и прямо зависит от присутствия графитных включений. Модуль упругости снижается, если увеличивается количество графитных включений. Так же модуль упругости возрастает, если форма включений отдалена от глобулярной формы.

Ударная вязкость

Этот показатель отражает динамические свойства материала. Ударная вязкость чугуна повышается:

когда форма графитных включений приближена к шаровидной;
когда содержание феррита увеличивается;
когда уменьшается содержание графита.

Предел выносливости

Предел выносливости чугуна становится больше, когда увеличивается частота нагружений и становится больше предел прочности.

Динамическая вязкость

Вязкость становится меньше, если в чугуне увеличивается количество марганца. Так же замечено уменьшение вязкости при снижении содержания серной примеси и прочих неметаллических оставляющих.

На процесс влияет значение температуры. Так вязкость становится меньше при прямопропорциональном отношении двух температур (температура проходящего опыты и начала затвердевания).

Поверхностное натяжение

Это показатель равен 900±100 дин/см2. Значение увеличивается при снижении количества углерода и терпит существенные изменения при наличии неметаллических составляющих.

Токсичность

Из чугуна часто изготавливают посуду. Дело в том, что как материал чугун не обладает токсичностью и прекрасно переносит перепады температур.

Электрические характеристики

Электропроводность чугуна оценивают с помощью закона Курнакова. Электросопротивление некоторых видов приведено ниже:

белый чугун — 70±20 Мк·ои·см.
серый чугун — 80±40 Мк·ои·см.
ковкий чугун — 50±20 Мк·ои·см.

По ослабевающему действию на электросопротивление элементы твердого чугуна можно расположить так: первый – кремний, второй – марганец, третий- хром, четвертый — никель, пятый – кобальт.

Технологические особенности

Жидкотекучесть может быть определенная различными методами. Этот показатель зависит от формы и свойств чугуна.

Жидкотекучесть становится больше, когда:

увеличивается перегрев;
уменьшается вязкость;
становится меньше затвердевание.

Так же жидкотекучесть зависит от теплоты плавления и теплоемкости.

Химические свойства

Сопротивление коррозии материала зависит от внешней среды и его структуры. Если рассматривать чугун со стороны убывающего электродного потенциала, то его составляющие имеют следующее расположение: графит-цементит, фосфидная эвтектика-феррит.

Следует отметить, что разность потенциалов между графитом и ферритом равняется 0,56 В. В случае увеличения дисперсности, сопротивление коррозии становится меньше. При сильном уменьшении дисперсности происходит обратное действие, сопротивление коррозии уменьшается. На сопротивление чугуна так же влияют легирующие элементы.

Промышленный чугун содержит примеси. Эти примеси сильно сказываются на свойствах, характеристиках и структуре чугуна.

Так, марганец тормозит процесс графитизации. Выделение графита приостанавливается, в результате чугун приобретает способность отбеливаться.
Сера ухудшает литейные и механические характеристики.
Сульфиды в основном образуются в сером чугуне.
Фосфор улучшает литейные свойства, увеличивает износостойкость и повышает твердость. Однако на этом фоне чугун все же остается хрупким.
Кремний больше всех влияет на структуру материала. В зависимости от количества кремня получаются белый и ферритный чугун.

Для получения определенных характеристик в чугун часто вводят специальные примеси при его изготовлении. Такие материалы получили название легированные чугуны. В зависимости от добавленного элемента чугуны могут называться алюминиевыми, хромистыми, серными. В основном элементы вводят с целю получить износостойкий, жаропрочный, немагнитный и коррозионностойкий материал.

В данном видео будет приведено сравнение свойств чугуна и стали:

теплоёмкость | Дамир.рф

Теплоемкость чугуна и стали

Принципы расчета теплоёмкости металлической посуды применимы для батарей и ванн.

Чугунная батарея остывает дольше

Еще раз обращу внимание, что темпы остывания предмета напрямую зависят от массы и удельной теплоёмкости материала, из которого он изготовлен. Не путать теплоёмкость и теплопроводность!

Чугунная батарея тяжелее алюминиевой раза в три. Следовательно, обладает большей теплоёмкостью в 2,5 раза.

Очень часто задают вопрос: почему чугунные батареи остывают дольше стальных?

И удельные теплоёмкости — 540 Дж/(кг*К) для чугуна и 460 Дж/(кг*К) для стали — относительно мало отличаются (15%). А весь секрет — в значительной степени — заключается в существенно большей массе чугунных батарей.

Масса секции батарей:

Металл секцииМасса секции, кг

алюминий	0,5 — 1,5
биметалл (сталь с алюминием)	1,5
чугун	3,7 — 5,9

Если же сравнивать две одинаковые по массе батареи — из стали и чугуна — то при одинаковой температуре прогрева чугунная батарея сохранит тепла больше на 15%.

Чугунная ванна сохраняет тепло

Чугунная ванна:

Масса	100 кг
Коэффициент удельной теплоёмкости чугуна	540 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость самой ванны из чугуна	100 кг * 540 Дж/(кг*К) = 54 кДж/К

Стальная ванна:

Масса	30 кг
Коэффициент удельной теплоёмкости стали	720 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость самой ванны из стали	30 кг * 720 Дж/(кг*К) = 21,6 кДж/К

То есть количество выделяемого тепла при остывании на 1 градус у чугунной ванны больше, чем у ванны из стали (в нашем примере) в 2,5 раза.

Теплоёмкость воды в ванне:

Объем	100 литров = 0,1 куб. м
Плотность воды	1000 кг/куб. м
Коэффициент удельной теплоёмкости воды	4183 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость воды в ванне	0,1 куб. м * 1000 кг/куб. м * 4183 Дж/(кг*К) = 418,3 кДж/К

Из чего следует, температура горячей воды (40 градусов), налитая в ванну при комнатной температуре (20 градусов) упадет на 1 градус для стальной ванны и на 2,5 градуса для чугунной ванны.

Возвращаясь к теме металлической посуды, покажу в цифрах физику процессов.

Теплопроводимость

Теплопроводность численно равна количеству теплоты (Дж), проходящее через единицу площади (кв.м) за единицу времени (сек) при единичном температурном градиенте.

Коэффициенты теплопроводности из справочника:

МеталлКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

Медь	390
Алюминий	236
Сталь	47
Чугун	42

Вывод: чугун распределяет тепло медленно. Иными словами, мясо на чугунной сковороде не будет пригорать (в том числе) из-за более равномерного распределения тепла.

Похожая ситуация в приготовлении шашлыка на природе. Приготовление мяса на углях позволяет пропечь куски. Приготовление на открытом огне просто зажаривает внешнюю часть кусков мяса, оставив внутренние части сырыми.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – количество теплоты (Дж), которое необходимо передать единице массы вещества (кг), чтобы его температура изменилась на единицу температуры (К).

Иными словами, чтобы посчитать теплоёмкость металлической посуды – сколько тепловой энергии будет в прогретой до нужной температуры посуде – необходимо массу посуды (кг) умножить на удельную теплоёмкость металла (Дж/(кг*К)), из которого она изготовлена.

Значения удельной теплоёмкости из справочника:

МеталлУдельная теплоёмкость, Дж/(кг*К)

Алюминий	930
Чугун	540
Сталь	460
Медь	385

Приблизительные массы металлических сковород:

СковородаМасса, кг

Алюминиевая сковорода с ручкой (диаметр 260 мм)	0,65
Чугунная сковорода с ручкой (черный чугун; диаметр 250 мм; глубина 40 мм)	2,10

Вывод: чугунная посуда массой 2,1кг будет почти в два раза (1,9 раза) больше отдавать тепла, чем алюминиевая посуда массой 0,65кг. И наоборот, чугунная посуда требует в два раза больше энергии для прогрева, чем алюминиевая посуда.

Иными словами, для поддержания (сохранения) температуры готовки чугунная посуда подходит лучше. А для разогрева еды будет более пригодна алюминиевая посуда.