Углеродистая сталь и чугун: в чем разница?

Джон
Апрель 12, 2025

В кухонной посуде углеродистая сталь легче и быстрее нагревается, обеспечивая лучший контроль, в то время как чугун тяжелее, дольше удерживает тепло и обеспечивает равномерное приготовление.

Поскольку углеродистая сталь и чугун являются популярными материалами в производстве, выбор между ними зависит от конкретных потребностей применения. Углеродистая сталь предпочтительнее для прочность, гибкость и простота обработки, пока чугун используется для его твердость, износостойкость и возможность литья в сложные формы.

Группа компаний SteelPro углубимся в основные различия между углеродистой сталью и чугуном. К концу вы получите более глубокое представление об их преимуществах в конкретных задачах приготовления пищи или производства.

Что такое углеродистая сталь?

Углеродистая сталь — это сплав железа и углерода, содержание углерода в котором варьируется от 0,05% до 2,0%. Количество углерода влияет на ее твердость, прочность и способность к формованию. Существует три типа углеродистой стали:

Низкоуглеродистая сталь (углерод 0,05%–0,3%) используется в автомобильных деталях и трубопроводах, поскольку его легко формовать и сваривать.
Среднеуглеродистая сталь (углерод 0,3%–0,6%) обладает балансом прочности и гибкости и используется в машиностроении и конструкционных элементах.
Высокоуглеродистая сталь (углерод 0,6%–2,0%) очень твердый и используется для изготовления инструментов, ножей и режущих кромок.

Углеродистая сталь прочна и доступна по цене, но без защиты может ржаветь, поскольку у нее нет коррозионной стойкости нержавеющей стали.

Что такое чугун?

Чугун — это сплав с содержанием углерода более 2%. Его легко отливать в сложные формы. Наиболее распространенный тип — серый чугун, содержащий графит и используемый в блоках двигателей, трубах и кухонной посуде.

Другие типы включают белый чугун, который более твёрдый и хрупкий, и ковкий чугун, который прочнее и гибче. Чугун хорошо поглощает вибрации, что делает его полезным для двигателей и промышленного оборудования.

Однако чугун хрупкий и может треснуть под нагрузкой. Хотя он устойчив к коррозии, особенно во влажной среде, он менее гибкий, чем углеродистая сталь, и может сломаться легче.

Углеродистая сталь против чугуна: быстрая проверка плюсов и минусов

Углеродистая сталь лучше всего подходит для строительных балок, инструментов, трубопроводов и деталей машин, требующих прочности и гибкости.
Чугун лучше всего подходит для деталей двигателя, тормозных дисков, посуды и гидравлических коллекторов, которым требуются долговечность и термостойкость.

Углеродистая сталь
Плюсы	Минусы
Высокое соотношение прочности и веса	Склонен к ржавчине
Отличная пластичность	Более высокая стоимость
Свариваемость	Ограниченная литьевая пригодность
Возможность вторичной переработки	Более низкая износостойкость
Чугун
Плюсы	Минусы
Превосходные литейные качества	Хрупкость
Отличная износостойкость	Плохая свариваемость
Гашение вибраций	Тяжёлый вес
Высокая термическая стабильность	Восприимчивость к ржавчине

Углеродистая сталь против чугуна: состав

Чтобы быстро ответить на ключевое различие: Углеродистая сталь содержит 0,05–2,0% углерода, пока чугун имеет 2,0–4,0% углерода, что делает чугун более хрупким, но отлично подходит для литья сложных форм. Ниже приведена подробная разбивка:

Элемент	Углеродистая сталь	Чугун	Ключевое отличие
Углерод (С)	0,05–2,01ТР3Т	2.0–4.0%	В чугуне в 2–4 раза больше углерода, что обуславливает его хрупкость из-за графита.
Кремний (Si)	0,15–0,35%	1.0–3.0%	Для образования графита чугуну требуется больше кремния.
Марганец (Mn)	0,30–1,51ТР3Т	0,2–1,01ТР3Т	В углеродистой стали для повышения прочности используется больше марганца.
Сера (S)	≤0,05%	≤0,10%	Повышенное содержание серы в чугуне облегчает обработку, но снижает пластичность.
Фосфор (P)	≤0,04%	≤0,15%	Чугун переносит больше фосфора, что улучшает текучесть.
Другие элементы	Может включать Cr, Ni, Mo	Редко легированный (кроме ковкого чугуна)	Углеродистая сталь часто легирована; чугун содержит C и Si.

Коррозионная стойкость

Чугун, как правило, лучше, но есть исключения.

Углеродистая сталь: Слабая внутренняя стойкость из-за отсутствия легирующих элементов, таких как хром. Быстро ржавеет во влажной или мокрой среде, если не покрыт или не оцинкован.
Чугун: Естественно более устойчив к коррозии из-за более высокого содержания углерода и кремния. Однако серый чугун все равно может ржаветь, в то время как ковкий чугун обеспечивает улучшенную устойчивость.
Защита поверхности: Оба материала требуют покрытия (например, краски, оцинковки или эпоксидной смолы) для долговременной защиты от коррозии.

Углеродистая сталь против чугуна: физический состав

Свойство	Углеродистая сталь		Чугун
Свойство	Значение метрики	Имперская ценность	Значение метрики	Имперская ценность
Плотность	7,85 г/см³	0,284 фунта/дюйм³	7,1–7,3 г/см³	0,257–0,264 фунта/дюйм³
Твёрдость	120–250 HB (отожженная)	120–250 HB (отожженная)	150–300 HB (серый чугун)	150–300 HB (серый чугун)
Теплопроводность	45–65 Вт/м·К	31,1–45,1 БТЕ/ч·фут·°F	25–55 Вт/м·К	17,3–37,8 БТЕ/ч·фут·°F
Температура плавления	1425–1535°С	2597–2795°F	1150–1260°С	2102–2300°F

Углеродистая сталь против чугуна: механические свойства

Для ясности: углеродистая сталь отличается прочностью и ударной вязкостью, пока чугун обеспечивает превосходную износостойкость и гашение вибраций. Вот подробное сравнение:

Свойство	Углеродистая сталь		Чугун
Свойство	Значение метрики	Имперская ценность	Значение метрики	Имперская ценность
Предел прочности	370–1500 МПа	53,6–217,6 тыс.фунтов на кв. дюйм	150–400 МПа	21,8–58,0 тыс.фунтов/кв.дюйм
Предел текучести	230–1000 МПа	33,4–145 тыс.фунтов/кв.дюйм	100–250 МПа	14,5–36,3 тыс.фунтов/кв.дюйм
Удлинение (пластичность)	15–25%	15–25%	<1%	<1%
Ударная вязкость	Высокая (50–200 Дж)	Высокий (37–148 фут-фунтов)	Низкая (5–20 Дж для серого чугуна)	Низкий (3,7–14,8 фут-фунтов для серого чугуна)
Усталостная прочность	200–600 МПа	29–87,1 тыс.фунтов на кв. дюйм	70–200 МПа	10,1–29,0 тыс.фунтов/кв.дюйм
Твёрдость	120–250 НВ	120–250 НВ	150–300 НВ	150–300 НВ
Прочность на сжатие	250–1500 МПа	36,3–217,6 тыс.фунтов на кв. дюйм	500–1200 МПа	72,5–174,0 тыс.фунтов/кв.дюйм

Углеродистая сталь против чугуна: производство и процесс

Формуемость

Победителем становится углеродистая сталь.

Углеродистая сталь идеально подходит для ковки, прокатки и экструзии благодаря своей пластичности.
Чугун более хрупкий и нековкий, поэтому его нельзя ковать или прокатывать.

Обрабатываемость

Чугун может быть лучше.

Чугун легче поддается обработке, поскольку графитовые чешуйки действуют как смазка.
Углеродистая сталь имеет различную обрабатываемость в зависимости от содержания углерода. Низкоуглеродистая сталь мягкая, но липкая, требующая острых инструментов, тогда как высокоуглеродистая сталь тверже, что увеличивает износ инструментов.

Термическая обработка

Углеродистая сталь хорошо поддается термической обработке, что позволяет регулировать такие свойства, как твердость и прочность.
Чугун имеет ограниченные возможности термической обработки, в первую очередь отжиг для снятия напряжений. Его свойства в значительной степени фиксируются во время литья.

Свариваемость