Чугунные или алюминиевые батареи? | Строительный блог

Наверное, все при ремонте сталкивались с такой проблемой, оставить чугунные батареи или поставить, модные сейчас алюминиевые батареи. Вопрос не легкий, до сих пор идут споры. Кто-то защищает чугунные батареи, мол — «проверены годами», кто-то однозначно стоит за алюминиевые батареи, называя их эстетичными и высокопроизводительными. У каждого, правда своя. Но все, же чугунные или алюминиевые батареи? Давайте подумаем……..

Отопительный период в условиях России тянется от двух до восьми месяцев в году, и чем севернее находится местность, тем отопительный сезон длится дольше. Также с каждым годом растут цены на энергоносители, газ, электричество. И вопрос экономии становится на первое место. Соответственно мы задаемся вопросом, как экономично нагреть пространство, какие трубы применить для отопления, из какого материала? Чугун или алюминий? Если вспомнить школьный курс физики, то становится понятно, что нагрев помещения зависит от такой величины как теплопроводность материала. Теплопроводность материала – это передача тепла от нагретых источников к холодным, посредством движения молекул и атомов. Так какой же металл стоит на первом месте по теплопроводности (я не беру драгоценные и дорогие металлы). На первом месте стоит медь, затем идет алюминий, а уже потом идут чугун и сталь. Причем теплопроводность алюминия, хуже, чем у меди в 4 раза, а теплопроводность чугуна хуже, теплопроводности меди в 8 – 10 раз. Так что самый лучший материал это медь. Однако медь достаточно дорогой и хрупкий материал. Радиатор из меди стоял бы в 3 – 4 раза дороже, чем из алюминия и в 10 раз дороже, чем чугунный. Теперь предлагаю поговорить о самих батареях.

Чугунная батарея

Как мы узнали, чугун имеет самую низкую теплопроводность. А при наличии своего локального отопления, от котла, вы будете тратить больше энергоносителей (газ, электричество) для отопления площади. Соответственно такая система будет работать неэффективно. Секция из чугуна весом в 8 килограмм, вмещает в себя 4,5 — 6 литров воды. Для того чтобы вам протопить комнату в 13 квадратных метров, вам нужно установить, чугунную батарею из 10 секций (примерно 1 секция протопит — 1,2 – 1,3 метра квадратных). Теперь представьте сколько нужно воды или незамерзающей жидкости, для того чтобы протопить полностью квартиру или дом. Это десятки, если не сотни литров. Большой объем воды требует большой теплоотдачи от котла, то есть котел должен работать практически на максимуме, разогревать жидкость до 70 – 80 градусов, чтобы в батарею она попала температурой 60 – 70 градусов. С эстетической части вопроса, чугун также проигрывает. Батареи из чугуна, сделаны грубо, и часто не вписываются в интерьер. На них конечно можно купить защитные белые щиты (или креативно украсить, под старину), но это дополнительные расходы. Единственный плюс чугунных батарей, это их прочность, по сравнению с оппонентом. Чугун очень прочный материал, и сломать такую батарею не просто, даже если вы что-то уроните или чем-то заденете ее. Конечно, подвержен ржавчине или гниению, однако этот процесс не такой быстрый как у стали. Наверное, все помнят чугунные батареи в доме у родителей, которые уже прослужили не один десяток лет. Если подвести итог, чугунная батарея это устаревший отопительный элемент. Теперь предлагаю поговорить об алюминиевой батарее.

Алюминиевая батарея

Давайте рассмотрим следующие типы батарей, на этот раз разговор пойдет об алюминии. Скажу сразу алюминиевая батарея намного эффективнее. Как мы уже разобрались выше, алюминий имеет большую теплопроводность, чем у чугуна. Одна секция алюминиевого радиатора, потребляет всего от 0,7 до 1,0 литра воды, то есть в 4 раза меньше, а тепло такая секция выделяет больше. В среднем 1 секция алюминиевого радиатора способна отопить 1,8 – 2,0 квадратных метра площади, что почти в два раза больше чем у чугуна. Вес одной секции алюминиевого радиатора около 2 килограмм. Так как алюминиевая батарея требует меньше жидкости, то и в системе отопления, такой жидкости будет намного меньше. Что позволит работать котлу (в частном доме), в щадящем режиме. Если у вас частный дом, то с алюминиевыми радиаторами, принято ставить газовый котел, который имеет двигатели. Эти двигатели толкают воду (жидкость) по системе отопления, а соответственно система быстрее нагревается и быстрее отдает тепло (алюминиевые батареи). Таким образом, экономии газа можно достичь до нескольких раз. На алюминиевые радиаторы можно поставить клапаны регулировки, это такие ручки которые позволяют регулировать температуру батареи, если в комнате слишком жарко, на чугун такие клапаны не устанавливаются. Опять же эстетически алюминиевая батарея намного выигрывает у чугунной, алюминий не гниет, а значит, такую батарею  не нужно будет красить каждый год или два. Алюминий можно закрепить даже на стене из ГВЛ, потому как сама батарея очень легкая, а вот чугунную батарею закрепить на стене из ГВЛ не удастся, потому как она нереально тяжелая. Единственный минус таких батарей, это их хрупкость. Производители чтобы добиться максимальной теплоотдачи, делают стенки батарей очень тонкими, и поэтому, при установки нужно с ними обращаться очень аккуратно. Одно не правильное действие, и вам нужно будет покупать новую секцию. Также не стоит ничего ронять на алюминиевые батареи, по причине их хрупкости. Бывали случаи, когда край стола, резко придвинутого к батареи пробивал ее. Так что будьте аккуратны. Но есть и более прочные варианты батарей, так называемые БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ.

Итог. Таким образом, алюминиевая батарея намного эффективнее, эстетичнее и, если так можно выразиться, экономичнее в эксплуатации. Чугун доживает свой век, к сожалению, чугунные батареи, как мне кажется, скоро сойдут на нет. На этом все.

Какие батареи лучше для частного дома: чугунные или алюминиевые

Батареи отопления – один из ключевых узлов в отопительной системе, и к выбору материала, из которого они изготовлены, нужно отнестись ответственно.

Основные моменты при выборе батарей

Автономная система отопления – один из плюсов частного дома, так как рассчитывается и монтируется индивидуально под конкретное строение и полностью контролируется владельцем. Выбрать радиаторы для дома проще чем для квартиры, которая подключена к отопительной сети целого микрорайона. Замкнутая система частного дома имеет положительные моменты, по сравнению с общей сетью:

• возможна стабильная работа при малом давлении;
• возможно создание максимально благоприятной среды эксплуатации;
• в связи с отсутствием гидроударов диапазон выбора отопителей значительно расширен;
• при соблюдении технических условий кислотного баланса воды увеличивается перечень выбора батарей.

Основной акцент в выборе батарей нужно делать на максимальную теплоотдачу и подходящее соотношение цены и качества. Для длительной стабильной эксплуатации в домашней системе отопления можно использовать любые отопители: стальные, алюминиевые, биметаллические и даже чугунные.

Особенности и отличия

Алюминиевые

Очень часто применяются для отопительных систем частных домов именно радиаторы из алюминия из-за современного дизайна и высокой теплоотдачи. Можно подобрать радиаторы на любой вкус. Изделия российских производителей дешевле, чем батареи зарубежных поставщиков.

При выборе алюминиевых отопителей требуется соблюдать условия:

1. Важно соблюдать низкий уровень кислотности воды, так как радиаторы из алюминия чувствительны к параметрам циркулируемой в них жидкости. При высоких показателях негативных веществ могут разрушиться за несколько лет.
2. Теплый воздух в таких приборах обогрева быстро поднимается вверх, часто возникает резкий перепад температуры между потолком и полом. Нужно иметь точный расчет площади помещения, иначе пол может быть холодным при достаточно жарком климате в комнате в целом.

Невысокая цена, хороший дизайн, быстрая теплоотдача делают алюминиевые радиаторы оптимальным вариантом для отопительных систем в частных домах. При соблюдении строгих условий эксплуатации они прослужат достаточно долго.

Чугунные

Чугунные батареи используют очень давно.

Чугун долго нагревается и долго хранит остатки тепла, имея остаточное число сохранения тепла 30%. Другое их свойство – высокая стойкость к коррозии по сравнению с другими материалами, из которых изготавливаются отопители.

Существует большой выбор дизайна чугунных радиаторов.

Цена радиаторов из чугуна значительно выше, чем у алюминиевых.

Для улучшения теплоотдачи чугунных радиаторов нужно раз в пару лет осуществлять промывку батарей, так как мусор, ржавчина могут скапливаться, создавая закупорки.

Преимущества чугунных радиаторов:

• период стабильной эксплуатации – минимум 40 лет;
• благодаря большому объему теплоносителя концентрируют в себе много тепла;
• устойчивы к загрязнениям и легче переносят повышенную кислотность воды;
• чугун не «течет»;
• стабильно работают даже с плохим теплоносителем;
• легкость монтажа позволяет конструировать отопительную систему своими руками.

Недостатки отопителей из чугуна:

• большой вес;
• во время длительного периода эксплуатации без промывки скапливают в себе ржавчину.

инструкция по выбору, какой лучше, видео и фото

Отопление – одна из важнейших систем жизнеобеспечения, особенно в нашей стране, где холода властвуют по шесть и более месяцев в году. От него зависит насколько комфортным и уютным будет наше жилище на протяжении осенне-зимнего периода. И тут уже важен вопрос, из каких материалов выбраны отопительные приборы.

Два металла, которые уникальный каждый сам по себе, соперничают на рынке отопительных услуг

Предложения рынка теплотехники

В отопительной системе важен каждый ее элемент:

• Узел подачи теплоносителя в сеть.
• Схема разводки трубопроводов, подающих и обратных.
• Отопительные приборы – радиаторы.
• Способ циркуляции теплоносителя.

Жители многоэтажек, получая квартиры с готовым отоплением не задумываются, как приходит тепло в их дома. Может только по истечении десятков лет, когда система отопления начинает давать сбои.

А при частном строительстве все вопросы по обогреву дома решаются владельцем. И один из важнейших – это выбор отопительных приборов. Если вы хотите узнать, какие радиаторы отопления лучше – чугун или алюминий, то стоит разобраться с особенностями каждого определенного варианта.

Современный ассортимент радиаторов существенно пополнился за последние десятилетия. Сегодня потребителю предлагается широкий спектр отопительных приборов по всем направлениям:

Полезная табличка для всех тех, кто собирается обустраивать отопительную систему

1. Материалу изготовления:
   • Чугунные.
   • Стальные.
   • Алюминиевые.
   • Биметаллические.
2. Форме исполнения:
   • Панельные (плоские).
   • Секционные.
   • Трубчатые.
3. Габаритам:
   • Низкие от 150 мм до 450 мм.
   • Высокие (более 450 мм).
4. Месту и возможности установки:
   • Настенные.
   • Напольные.
   • Скрытые.

Все характеристики кроме первой имеют отношение больше к эстетике помещений и служат для максимального слияния с общим дизайном.

Наибольшее значение по части эффективности работы в конкретной системе отопления имеет металл, из которого изготовлена батарея. Вот почему первоочередной вопрос при проектировании отопления, что лучше алюминиевые или чугунные радиаторы.

Чугунные приборы отопления

Традиционно лучшим выбором среди радиаторов считались чугунные батареи привычные для большинства наших сограждан. Оно и понятно, ведь с них и начиналась история отопления.

Чугунная батарея тяжело вписывается в интерьер, особенно это отчетливо проявляется на кухне

Не лишним будет еще раз перечислить все преимущества чугунных батарей:

• Высокая коррозионная стойкость. Чугун слабо активен к агрессивному воздействию кислот и щелочей.
• Чугун не подвержен механическому износу от абразивных примесей в теплоносителе.

Совет!
Из этих соображений чугунные радиаторы рекомендуется устанавливать в централизованных отопительных системах, где теплоноситель имеет весьма сомнительное качество.

• Вышеуказанные свойства обеспечивают чугунным приборам отопления гарантированный срок эффективной службы 30 лет.

Интересно!
Многие из нас по опыту могут засвидетельствовать 40 -летнюю и старше бесперебойную эксплуатацию чугунных радиаторов, конечно же, при надлежащем уходе.

• Долгое сохранение тепла и отдача его в пространство помещения при отключении подачи горячей воды (теплоносителя).
• Сравнительно невысокая стоимость батарей.

Слабые стороны также имеются:

С помощью подобных креплений, показанных на фото, установка чугунных изделий облегчается в несколько раз

• Большой вес конструкций, затрудняющий монтаж своими руками.
• Громоздкость батарей.
• Не совсем привлекательный внешний вид, трудно совместимый с современными стилями дизайна.

Небольшая поправка – в последние годы стали выпускать изящные радиаторы из чугуна, вот только и стоимость на них значительно выросла

• Высокая тепловая инертность чугунных приборов не позволяет использовать их в системах отопления регулируемых автоматически.

Алюминиевые радиаторы отопления

Стремительно набирая популярность на отечественном рынке теплотехники, первыми альтернативными чугуну и стали появились алюминиевые приборы. Эстетически привлекательный внешний вид алюминиевых батарей сразу изменил наше представление о возможностях участия отопительной системы в дизайне помещений.

Алюминиевые батареи имеют нейтральный внешний вид, который легко гармонирует с любым интерьером

К сведению!
Доступная инструкция подключения и монтажа позволяет собственноручно собрать внутридомовую сеть отопления из алюминиевых радиаторов без приложения титанических усилий.

Почти плоские и легкие батареи из алюминия выпускаются двумя способами:

1. Экструзии, то есть, проще говоря, выдавливания.
   Таким образом, изготавливаются отдельные элементы радиатора (коллектор и секции), которые затем собираются в единую конструкцию с прессованием.
2. Литья под высоким давлением.
   Толстые стенки такого прибора отличаются высокой прочностью и способны справляться с рабочим давлением в отопительной системе от 6 до 16 атмосфер. К тому же такой метод изготовления позволяет выпускать изделия разнообразных форм.

Всем алюминиевым приборам отопления характерны следующие особенности:

• Очень высокая теплоотдача.
• Краткосрочный этап разогрева.
• Небольшой объем и в связи с этим экономичность системы (для наполнения требуется меньше воды).

Важно!
Одна секция алюминиевой батареи наполняется лишь 700-1000 мл воды.
Этот параметр для чугунной секции радиатора больше почти в четыре раза.

Достоинство алюминиевых моделей – простой способ «пробить» стояк, избавиться от воздушных пробок и просто слить грязь

• Малый вес и габариты облегчают монтаж своими руками.
• Такие батареи хорошо работают в системах с автоматическим регулированием.
• Цена алюминиевых батарей напрямую зависит от параметров рабочего давления, на которые она рассчитана. С повышением давления возрастает и стоимость прибора.

К недостаткам алюминиевых радиаторов относятся:

• Повышенная склонность к коррозии.

Совет!
Алюминий сразу вступает во взаимодействие с медными и медь содержащими трубами и фитингами, поэтому лучше использовать сталь или нержавейку.

• Также высокие требования предъявляются к качеству теплоносителя (определенная кислотность и очистка от механических загрязнений).
• Слабая сопротивляемость механическому воздействию ударного типа.

Удобство современных моделей батарей – возможность выбрать количество секций и предотвратить переплату за коммунальные услуги

Взвешиваем за и против

Резюмируем полученную информацию для того чтобы решить какой радиатор лучше алюминиевый или чугунный:

1. Для систем центрального отопления в городских условиях наиболее подходящими оказываются чугунные батареи.
2. Нежелательно использовать алюминиевые приборы отопления в многоквартирных домах с центральным отоплением по следующим пунктам:

Они уязвимы к:

• Гидро- и пневмоударам, нередко возникающим при запуске централизованной отопительной системы.
• Скачкам давления (особенно в сторону повышения) характерным для этих систем.

3. Химическая активность алюминия и податливость к механическому воздействию абразивными примесями в теплоносителе требует серьезной водоподготовки.

В условиях частного домостроения, где в замкнутом цикле автономной отопительной системы просто обеспечить высокий уровень очистки воды, алюминиевые приборы окажутся очень даже кстати. К тому же это будет способствовать сокращению необходимого количества теплоносителя.

Надеемся, ознакомившись с этим материалом, домовладельцам будет немного проще решать, какой радиатор лучше алюминиевый или чугунный выбрать для конкретного случая.

Биметаллические радиаторы

Не стоит ограничивать свой выбор и рассматривать только алюминиевые или чугунные радиаторы отопления. Есть универсальный тип радиаторов, которые подходят для различных видов отопительных систем – биметаллические. Эти батареи удачно соединяют в себе наилучшие качества все известных радиаторов.

Вывод

Мы постарались дать как можно больше информации о том, какой же из представленных вариантов наиболее подойдет для жилого помещения. Но не стоит путать, что преимущества определенного вида становятся недостатками в самых различных ситуациях, важно учесть множество нюансов, вплоть до размеров отапливаемой площади.

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Что ставить: чугунные или алюминиевые батареи?

Насущный вопрос в наших краях. Осень и зима длятся добрых полгода, жилые помещения отапливаются еще дольше. Все это время в доме трудятся малозаметные глазу отопительные радиаторы, или батареи в просторечии. Все мы привыкли к старым унылым чугунным радиаторам. Но когда заходит дело о капитальном ремонте или даже строительстве нового жилья, поднимается вопрос о выборе новых радиаторов. Так что же ставить: чугунные или алюминиевые радиаторы?

Давайте для начала определимся с классификацией. В заголовок вынесен вопрос далекого от наших проблем человека. Он привык, что обычно стоит чугун, а в новое жилье обязательно покупаем алюминий. Но на самом деле все сложнее.

Существуют такие типы отопительных радиаторов: чугунные, алюминиевые, стальные панельные и биметаллические.

Чугунные радиаторы.

С чугунными радиаторами знакомы все, описывать их смысла нет.

Преимущества чугунных батарей:

1. Высокая устойчивость к коррозии. Во время эксплуатации внутри радиатора образуется сухая ржавчина, которая уберегает батарею от воздействия агрессивной среды. Чугун не боится агрессивных кислот, абразивного износа из-за песка и мусора, попадающего в отопительный контур.
2. Невысокая стоимость.
3. Большая тепловая инертность. После выключения подачи горячей воды батареи еще долго держат и отдают в помещение тепло.
4. Долговечность. Производители гарантируют чугунному радиатору службу не менее 30 лет. Известны массовые примеры, когда чугунные радиаторы никогда не менялись в хрущевках, простоявших 40 лет.

Недостатки батарей из чугуна:

1. Низкая теплопроводность металла и малая поверхность теплоотдачи.
2. Большая тепловая инертность иногда является недостатком, так как чугунные радиаторы совершенно не подходят для регулируемых автоматических систем водяного отопления.
3. Уязвимость для гидравлических ударов.
4. Спорный дизайн, вписать который в современные модные интерьеры порой бывает проблематично.

Стальные радиаторы панельного типа

Стальные панельные радиаторы представляют собой два листа стали толщиной около 1,5 мм, которые стыкуются между собой либо горизонтальными коллекторами, соединенными вертикальными колонками, либо горизонтальными каналами, которые параллельно и последовательно приварены к одной панели.

Преимущества стальных радиаторов:

1. Большое количество типоразмеров.
2. Хорошая теплоотдача. Хорошо регулируются радиаторными термостатами, обладают малой тепловой инерцией. Хорошо приспособлены для регулируемых автоматических систем водяного отопления.
3. Малое водосодержание.

Недостатки стальных батарей отопления:

1. Слабая устойчивость к корозии. Это самый большой и главный недостаток. Не выносят слива теплоносителя, не любят открытых систем отопления и систем, в которых используются трубы, неустойчивые к диффузии кислорода воздуха (например, некоторые виды полипропиленовых труб). При самых благоприятных условиях скорость коррозии стали в год составляет 0,1 мм. Считайте сами: лет пять-шесть и металл на участках сварки пластин может быть уничтожен.
2. Низкое рабочее давление.
3. Малая площадь нагревательной поверхности.

Алюминиевые радиаторы.

Алюминиевые секционные радиаторы, изготовленные из алюминиевого сплава с добавлением кремния, стали очень популярными, так как они первыми попали на наш строительный рынок как альтернатива чугуну, к тому же они имеют привлекательные размеры и массу.

Алюминиевые радиаторы выпускаются в двух вариантах: литой и экструзионный. В первом случае каждую секцию радиатора отливают как цельную деталь, во втором — секция состоит из нескольких частей. Занимают как бы промежуточное положение между стальными и чугунными радиаторами и объединяют в себе практически все их преимущества и недостатки.

Преимущества алюминиевых радиаторов:

1. Высокий уровень теплоотдачи и скорость нагрева помещения. Хорошо приспособлены для регулируемых автоматических систем водяного отопления. Теоретики не стесняются говорить о 30-процентной экономии энергии при отоплении.
2. Высокое рабочее давление, причем от параметров рабочего давления зависит стоимость радиатора: чем оно выше, тем радиатор дороже.
3. Малая масса, элегантный дизайн. Возможность выбора оборудования с необходимым количеством секций и терморегуляция.

Недостатки алюминиевых батарей:

1. Подвержены электрохимической коррозии: при неправильном монтаже алюминий вступает в химическую реакцию со стальными и медными трубами отопительного контура. На срок службы влияет и химический состав теплоносителя, оптимальный уровень ph которого должен равняться 7-8.
2. Хрупкость. Для улучшения свойств теплопередачи стенки алюминиевых радиаторов изготовляются довольно тонкими, поэтому от удара средней мощности секция может лопнуть.

Биметаллические радиаторы.

Это радиаторы со стальным сердечником и алюминиевой рубашкой, разработаны для использования при высоких давлениях теплоносителя. Отсюда следует не только название, но и отсутствие недостатков, свойственных стальным и алюминиевым радиаторам.

Преимущества биметаллических радиаторов:

1. Высокая степень теплоотдачи, которую обеспечивает алюминий. Это главное преимущество биметаллических радиаторов.
2. Устойчивы к коррозии. За счет того, что трубы биметаллического радиатора сделаны из стали, теплоноситель с алюминием не соприкасается, что позволяет избежать негативных химических реакций.
3. Выдерживают высокое рабочее давление. Разработаны для многоэтажного строительства.

Недостатки биметаллических батарей:

1. Обладают недостаточной площадью поверхности теплообмена, а, значит, и невысокой полезной мощностью.
2. Высокая цена. Применение в малоэтажном строительстве экономически нецелесообразно.

Таким образом, мы можем сделать некоторые выводы и дать определенные рекомендации.

Если вы живете в старом доме с центральным отоплением, смысла менять чугунные батареи на что-то другое нет. Биметаллические дороги и будут окислятся от воды неизвестного происхождения. Алюминий и сталь — то же самое. Замена батарей отопления из чугуна на алюминиевые или любые другие имеет смысл особенно тогда, когда вы решили изменить интерьер вашей квартиры, и чугунные радиаторы ну никак не вписываются в обстановку, жена расстроена и начинаются скандалы. Будьте готовы к авариям через несколько лет.

Сложно придумать причину, по которой можно рекомендовать установку стальных радиаторов. Бюджетный вариант. При выборе стальных батарей ориентируйтесь больше на дизайн и типоразмеры: технология производства стальных радиаторов везде одинакова. Поэтому изделия, чешского завода Kоrado сравнимы по качеству с немецким Kеrmi.

Алюминиевые радиаторы имеет смысл ставить в тех случаях, когда чугунные или стальные по каким-либо причинам не отвечают поставленным требованиям. Необходимо обращать внимание на производителя: качество радиатора во многом зависит от фирмы-изготовителя и качества исходного сырья. Отличный выбор для автономных систем отопления, когда владелец сам контролирует качество теплоносящей жидкости.

Биметаллические батареи стоит покупать для установки в новостройках с автономной домовой котельной.

Какие они? Из чего делают обычные сплавы?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 октября 2020 г.

Практически любой материал мы могли бы когда-нибудь захотеть скрывается где-то на планете под нашим ноги. От золота, которое мы носим как украшения, до нефть, которая питает наши автомобили, земной кладезь удивительных материалов может обеспечить практически каждая потребность. Химические элементы — это основные строительные блоки из из которых сделаны все материалы внутри Земли. Их около 90 природные элементы, большинство из которых — металлы.Но, хотя металлы и полезны, иногда они не идеальны. для работы, которая нам нужна. Возьмем, к примеру, железо. Это удивительно прочный, но может быть довольно хрупким и ржавеет легко во влажном воздухе. Или как насчет алюминия. Он очень легкий, но в своем в чистом виде, он слишком мягкий и слабый, чтобы от него было много пользы. Поэтому большинство используемых нами «металлов» не вообще металлы, кроме сплавов: металлы в сочетании с другими веществами, чтобы сделать их сильнее, тверже, легче или лучше каким-нибудь другим способом.Сплавы повсюду вокруг нас — от пломбы в наши зубы и литые диски на наших автомобилях к космическим спутникам свист над нашими головами. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и почему они такие полезно!

Фото: Этот топливный бак от Space Shuttle был сделан из сверхлегкого алюминиево-литиевого сплава, так что это на целых 3400 кг (7500 фунтов) легче, чем бак, который он заменил. Снижение веса базовой конструкции шаттла означало, что он мог нести более тяжелую полезную нагрузку (груз).Фото любезно предоставлено Космическим центром Кеннеди НАСА (NASA-KSC).

Что такое сплав?

Фото: Этот образец сплава титан-цирконий-никель представляет собой заставляют левитировать (парить в воздухе) с помощью электричества. Это один из многих замечательных новых материалов, которые разрабатываются для возможного использования в космосе. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Вы могли встретить слово сплав, описанное как «смесь металлов», но это немного вводит в заблуждение, потому что некоторые сплавы содержат только один металл, и он смешан с другие вещества, не являющиеся металлами (например, чугун, сплав из одного металла, железа, смешанного с одним неметаллом, углеродом).Лучше всего думать о сплаве как о материале, состоящем из минимум два разных химических элемента, один из которых — металл. В самый важный металлический компонент сплава (часто представляющий 90 процентов или более материала) называется основным металл, основной металл или основание металл. Остальные компоненты сплава (которые называются легирующими добавками) может быть металлы или неметаллы, и они присутствуют в гораздо меньших количествах (иногда менее 1 процента от общей суммы). Хотя сплав иногда может быть составным (элементы, из которых он сделан, химически связаны вместе), обычно это твердый решение (атомы элементов просто перемешаны, как соль, смешанная с вода).

Состав сплавов

Если вы посмотрите на металл в мощный электронный микроскоп, вы увидите атомы внутри расположены в регулярной структуре, называемой кристаллической решетка. Представьте себе небольшую картонную коробку, полную шариков, и это довольно много. что бы вы увидели. В сплаве, кроме атомов основного металла, есть также атомы легирующих агентов, разбросанные по всему состав. (Представьте, что вы уронили несколько пластиковых шарики в картон коробка, чтобы они случайным образом расположились среди шариков.)

Изображение: Замещающие сплавы и промежуточные сплавы: На этих диаграммах черные кружки представляют основной металл, а красные кружки — легирующие добавки.

Сплавы замещения

Если атомы легирующего агента заменяют атомы основного металла, мы получаем то, что называется замещающий сплав. Такой сплав сформируется только если атомы основного металла и легирующего агента имеют примерно такого же размера. В большинстве сплавов замещения составляющая элементы очень близко друг к другу в периодической таблице.Латунь, для Например, сплав на основе меди в какие атомы цинка заменяют 10–35 процентов атомов, которые обычно находятся в меди. Латунь работает как сплав, потому что медь и цинк близки друг к другу в периодической таблицы и имеют атомы примерно одинакового размера.

Сплавы внедрения

Сплавы также могут образовываться, если легирующий агент или агенты имеют атомы, которые намного меньше чем из основного металла. В этом случае атомы агента проскальзывают в между основными атомами металла (в зазорах или «пустотах»), давая так называемый межузельный сплав.Сталь — это пример сплава внедрения, в котором относительно небольшое количество атомы углерода проникают внутрь промежутки между огромными атомами в кристаллической решетке железа.

Как ведут себя сплавы?

Фото: это не только основные ингредиенты (металлы и другие составляющие). влияющие на свойства сплава; как эти ингредиенты сочетаются очень важно слишком. Скорость разливки или перемешивания, температура разливки и скорость охлаждения являются некоторыми из факторов. что может повлиять на физические свойства сплавов.Фотография отливки латунного сплава, сделанная Джетом Лоу, любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США, Отделом эстампов и фотографий, Historic American Engineering Record.

Люди делают и используют сплавы, потому что металлы не имеют подходящие свойства для конкретная работа. Железо — отличное здание материал, но сталь (сплав получается путем добавления небольшого количества неметаллического углерода к железу) прочнее, тверже и устойчивее к ржавчине. Алюминий — очень легкий металл, но он также очень мягкий в чистом виде. Добавьте небольшое количество металлов магний, марганец и медь, и вы получите превосходный алюминиевый сплав называется дюралюминий, который достаточно силен, чтобы делать самолеты.Сплавы всегда показывают улучшения по сравнению с основным металлом в одном или нескольких своих важные физические свойства (такие как прочность, долговечность, способность проводить электричество, способность выдерживать жару, и так на). Как правило, сплавы прочнее и тверже, чем их основные металлы, менее пластичные (труднее работать) и менее пластичные (труднее втягиваем в провода).

: Один и тот же основной металл может давать очень разные сплавы, когда он смешивается с другими элементами. Вот четыре примера медных сплавов.Хотя медь является основным металлом во всех них, каждый из них обладает совершенно разными свойствами.

Фото: Ученые NASA Ames разработали методику называется распылением газа под высоким давлением для упрощения производства магниевые сплавы. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Как изготавливаются сплавы?

Представление о сплаве как о «смеси металлов» может сбивает с толку. Как можно ли смешать два куска твердого металла? Традиционный способ изготовление сплавов заключалось в нагревании и плавлении компонентов для получения жидкостей, смешайте их вместе, а затем дайте им остыть до состояния, называемого твердый раствор (твердый эквивалент раствор как соль в воде).Альтернативный способ изготовления сплава — повернуть компоненты в порошки, смешайте их вместе, а затем соедините их с сочетание высокого давления и высокой температуры. Эта техника называется порошковой металлургией. Третий метод изготовление сплавов стрелять пучками ионов (атомов со слишком малым или слишком большим количеством электронов) в поверхностный слой куска металла. Ион Имплантация, как это известно, является очень точным способом изготовления сплава. Это вероятно, наиболее известен как способ изготовления полупроводников, используемых в электронные схемы и компьютерные микросхемы.(Подробнее об этом читайте в нашей статье о молекулярно-лучевой эпитаксии.)

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

Книги

Общие сведения о материаловедении и технике

В этих книгах объясняется основная концепция подбора материалов для работы, которую они должны выполнять. Это основная идея, лежащая в основе большинства сплавов — по сути, металлы «улучшены», чтобы выполнять определенные задачи лучше, чем в чистом естественном состоянии.

Более подробные книги

Достаточно сложно найти простые общие книги по сплавам; вместо этого ищите книги по «инженерным материалам», и вы найдете что-нибудь подходящее.

Организации

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Inconel — зарегистрированная торговая марка Huntington Alloys Corporation
Monel — зарегистрированная торговая марка International Nickel Co.
Waspaloy — зарегистрированная торговая марка United Technologies Corporation
Hastelloy — зарегистрированная торговая марка Haynes International, Inc.
Названия определенных сплавов CMSX ( такие как CMSX-4) являются зарегистрированными товарными знаками Cannon-Muskegon Corporation.

Чугун | Статья о чугуне в The Free Dictionary

железный сплав, содержащий углерод, обычно в количестве более 2 процентов, и ряд примесей — кремний, марганец, фосфор и серу — а иногда и легирующие элементы; он затвердевает, образуя эвтектику.

Чугун — один из важнейших первичных продуктов черной металлургии ( см. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ и ПЕЧЬ ), используемый для реконверсии при производстве стали и как компонент шихты, используемой для переплавки. в чугунные отливки.Один из основных конструкционных материалов, он также используется в качестве литейного сплава. Широкое применение чугуна в машиностроении обусловлено его хорошими литейными и прочностными свойствами; некоторые чугуны лишь немного уступают по прочности углеродистым сталям ( см. ИНОКУЛИРОВАННЫЙ ЧУГУН ). На чугун приходится около 75% всего металла, используемого в современном машиностроении. СССР — ведущий производитель чугуна в мире (1976 г.).

История .Первые сведения о чугуне относятся к VI веку г. до н.э. Чугун с содержанием фосфора до 7 процентов и низкой температурой плавления производился в Китае из железных руд с высоким содержанием фосфора и использовался для литья различных изделий. Чугун был известен также греческим и римским металлургам IV и V веков г. до н. Э.

Производство чугуна в Западной Европе восходит к XIV веку, когда появились первые доменные печи (шаровидные печи) для выплавки чугуна из руды ( см. МЕТАЛЛУРГИЯ ).Произведенный чугун использовался либо для переработки в сталь в блюмерах ( см. BLOOMERY CONVERSION ), либо для производства различных конструктивных элементов, таких как столбы, и оружия, такого как пушки и ядра. В России производство чугуна датируется 16 веком. Он неуклонно расширялся, и ко времени правления Петра I Россия превзошла все другие страны по производству чугуна, лишь на столетие позже отставая от стран Западной Европы.Развитие вагранок ( см. FURNACE, CUPOLA ) во второй половине XVIII века привело к отделению литейных цехов от доменных цехов, т. Е. Инициировало самостоятельное литье чугуна (на машиностроительных заводах). Ковкий чугун впервые был произведен в начале 19 века.

Начало легирования чугуна относится ко второй четверти 20 века ( см. СПЛАВ ЧУГУН ). Легирование позволило значительно улучшить свойства чугуна и получить специальные чугуны, устойчивые к износу, коррозии и нагреву.К этому же периоду относится разработка методов производства модифицированного чугуна. В конце 1940-х годов был получен модифицированный чугун с включениями сфер графита вместо обычных графитовых чешуек; такой чугун, называемый высокопрочным чугуном, имеет значительно более высокую прочность (σ _b ), до 500 меганьютон / м ² (50 килограмм-сила / мм ² ) в литом состоянии и 1200 меганьютон / м м ² (120 кгс / мм ² ) после термообработки.Тип чугуна, известный как высокопрочный чугун, обладающий хорошими механическими свойствами, несмотря на наличие чешуек графита, был получен в 1960-х годах в электрических печах из стального лома с добавлением науглероживающего агента ( см. ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОДА СПЛАВЫ ).

Классификация и свойства . Чугун, полученный в доменных печах, характеризуется либо как основной чугун, используемый для переработки в сталь, либо литейный чугун, который служит основным компонентом шихты при отливке чугуна.

До 1970-х годов зеркальный чугун, содержащий от 10 до 25 процентов марганца и используемый в качестве раскислителя при производстве стали и некоторых специальных чугунов, иногда производился в доменных печах. Природные легированные чугуны производятся из железных руд, содержащих хром, никель, титан и другие легирующие элементы. На чугунолитейных заводах используются различные критерии при классификации чугуна, используемого в производстве отливок. Чугун классифицируется как серый, белый или крапчатый в зависимости от степени графитизации, которая определяет тип разрушения.Чугуны также могут быть классифицированы на основе включений графита, которые могут быть чешуйчатыми, сфероидальными (высокопрочный чугун), вермикулярными или розеточными (ковкий чугун). В зависимости от характера металлической основы чугун можно разделить на перлитный, ферритный, перлитно-ферритный, аустенитный, бейнитный или мартенситный. По применению различают конструкционные чугуны и чугуны специального назначения, а по химическому составу — легированные и нелегированные чугуны.

СЕРЫЙ ЧУГУН . Серый чугун, или просто серый чугун, наиболее распространенная форма чугуна, используемая в машиностроении, сантехнике и строительстве, имеет включения графита в виде хлопьев. Изделия из серого чугуна отличаются устойчивостью к воздействию внешних концентраторов напряжений при циклической нагрузке и более высоким коэффициентом поглощения вибрации (в два-четыре раза больше, чем у стали). Важной структурной особенностью серого чугуна является его отношение предела ползучести к пределу прочности при растяжении, которое выше, чем у стали.Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что улучшает антифрикционные свойства.

Свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы, а также от типа, размера, количества и характера распределения включений графита. Серый перлитный чугун обладает высокой прочностью и используется для изготовления цилиндров, втулок и других нагруженных деталей двигателей и блоков цилиндров. Серый чугун с металлической основой из феррита и перлита используется для менее ответственных деталей.

БЕЛЫЙ ЧУГУН . Белый чугун, или просто белый чугун, представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не обнаруженный в твердом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в форме карбида железа Fe ₃ C (цементит) или специальных карбидов (в легированные чугуны). Кристаллизация белого железа происходит в метастабильной системе с образованием цементита и перлита. Из-за своих плохих механических свойств и хрупкости белый чугун имеет ограниченное применение для простых изделий, подвергающихся условиям высокого абразивного износа.Легирование белого чугуна карбидообразующими элементами, такими как хром, вольфрам и молибден, повышает его износостойкость.

КРАСНЫЙ ЧУГУН . В крапчатом чугуне или крапчатом чугуне часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита, а часть — в связанном состоянии в виде карбидов. Пестрый чугун используется для производства изделий, работающих в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также износостойких деталей, таких как валы валков, бумагоделательных, мукомольных.

ПОДВОДНЫЙ ЧУГУН . Ковкий чугун изготавливается в виде отливки из белого чугуна, а затем подвергается отжигу, при котором происходит графитизация, что приводит к разложению цементита и образованию чешуек графита. Ковкий чугун более устойчив к ударам и порезам, чем сталь, и удовлетворительно работает при низких температурах. Его механические свойства зависят от структуры металлической основы, количества и плотности включений графита.В зависимости от типа термической обработки ковкий чугун может иметь основу из феррита, феррита, перлита или перлита. Ковкий чугун в матрице гранулированного перлита обладает лучшими свойствами и может использоваться вместо литой или кованой стали. Ферритный ковкий чугун используется, когда требуется высокая пластичность. Для ускорения процесса графитации при термообработке ковкий чугун инокулируют теллуром, бором или магнием.

Ковкое железо используется в основном в производстве автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники.Существует тенденция, особенно в автомобилестроении, заменять ковкий чугун ковким чугуном с шаровидным графитом, чтобы обеспечить более прочные отливки, сократить время производства и улучшить конечный продукт.

ПЛАСТИКОВЫЙ ЧУГУН . Ковкий чугун (также называемый чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом) характеризуется включениями сфероидального или почти сфероидального графита, полученными путем модифицирования жидкого чугуна магнием, церием, иттрием, кальцием или каким-либо другим элементом в чистом виде или в виде компонент сплава.Сфероидальный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к значительному улучшению механических свойств чугуна со структурой перлита или бейнита, свойства которых приближаются к свойствам углеродистых сталей. Высокая пластичность наблюдается у чистой ферритной матрицы в литом или термообработанном состоянии.

Ковкий чугун обладает хорошими литейными и техническими характеристиками, такими как текучесть, низкая линейная усадка и хорошая обрабатываемость резанием, но он похож на сталь в отношении концентрированной объемной усадки.Он используется для замены литых и кованых стальных деталей, таких как коленчатые валы двигателей и компрессоров, а также изделий из ковкого чугуна или обычного серого чугуна.

Ковкий чугун с включениями вермикулярного графита, которые под микроскопом выглядят как утолщенные, изогнутые пластины со скрученными краями, занимает промежуточное положение между чугуном с шаровидным графитом и чугуном с чешуйками графита. Он имеет хорошие технические свойства, низкую объемную усадку и высокую теплопроводность, почти такую ​​же, как у серого чугуна.Применяется при строительстве дизельных двигателей и другой техники.

ЛИТЕЙНЫЙ ЧУГУН . Легирующие элементы, такие как никель, хром, медь, алюминий, титан, вольфрам, ванадий и молибден, добавляют в чугун для улучшения его прочности и эксплуатационных характеристик или для придания особых свойств, таких как немагнетизм, жаропрочность и устойчивость к износу, нагреву и коррозии. Марганец в количестве более 2 процентов и кремний в количестве более 4 процентов также считаются легирующими элементами.Легированные чугуны можно классифицировать по содержанию основных легирующих элементов, например хрома, никеля или алюминиевого чугуна. Различают низколегированные чугуны с общим содержанием легирующих элементов менее 2,5 процентов, среднелегированные чугуны с содержанием легирующих элементов от 2,5 до 10 процентов и высоколегированные чугуны с содержанием легирующих элементов более 10 процентов. элементы. Низколегированные чугуны имеют матрицу из перлита или бейнита, среднелегированные чугуны обычно находятся в матрице мартенсита, а высоколегированные чугуны в основном находятся в матрице из аустенита или феррита.

Чугуны с содержанием кремния от 5 до 7 процентов (силалы) используются как жаропрочные материалы. Чугуны с содержанием кремния от 12 до 18 процентов (ферросилиды) проявляют высокую коррозионную стойкость в растворах солей, кислот (кроме соляной кислоты) и щелочей. Такие чугуны, легированные молибденом (антихлором), обладают высокой стойкостью к соляной кислоте. Из всех известных чугунов чугун с содержанием алюминия от 19 до 25 процентов (чугальский или алюминиевый чугун) имеет самую высокую термостойкость на воздухе и в серосодержащих средах.Наиболее распространенные износостойкие чугуны легированы до 2,5% хрома и до 6% никеля (чугуны Nikhard). Аустенитные никелевые чугуны, легированные марганцем, медью и хромом (сплавы Ni-Resist), используются как коррозионно-стойкие и жаропрочные материалы.

Маркировка чугунов . В принятой в СССР системе маркировки чугунов используются буквы и цифры. Буквы указывают на основное предназначение чугуна: P для основного чугуна, используемого в кислородном конвертере и мартеновском производстве, и L для литейного чугуна, используемого для литья чугуна.Литейный кокс чугун обозначается LK, а чугун, полученный с использованием древесного угля, — LD. Содержание кремния уменьшается с увеличением числа; например, LK5 содержит меньше кремния, чем LK4. Каждая марка чугуна в зависимости от содержания в нем марганца, фосфора и серы помещается, соответственно, в группу, класс и категорию. Чугуны для литейного производства, как правило, обозначаются буквами, обозначающими основной тип или предполагаемое использование чугуна: СЧ — серый чугун, ВЧ — ковкий чугун, КЧ — ковкий чугун.Чугуны антифрикционные обозначаются буквой А в начале, например, АСЧ, АВЧ, АКЧ.

Цифры в марках нелегированных чугунов указывают на механические свойства чугунов. Стандартизированные значения прочности на растяжение и изгиб даны для серого чугуна в килограммах-силе / мм ² , например, СЧ31-40. Для ковкого и ковкого чугуна числа указывают предел прочности на разрыв (в килограммах-сил / мм ² ) и относительное удлинение (в процентах), например, ВЧ60-2.

Марка легированного чугуна обозначается буквой, обозначающей легирующие элементы, и цифрой сразу после каждой буквы, обозначающей среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание легирующего элемента меньше 1,0 процента, цифры после соответствующей буквы опускаются. Произвольная система обозначений химических элементов такая же, как и для стали ( см. STEEL ). Примером легированного чугуна является ЧН19Х4, который представляет собой чугун, содержащий около 19 процентов никеля и около 3 процентов хрома.Если для легированного чугуна требуется сфероидальный графит, в конце ставится буква Ш, например, ЧН19Х4Ш.

Чугун арт . Чугун использовался в художественных изделиях из железа со времен средневековья; например, замечательная скульптура льва весом 100 тонн, ныне утерянная, была отлита в Китае в X веке. г. н. э. Чугунная скульптура появилась в Германии в 15 веке, а затем и в других европейских странах; в России он появился в конце 17 века.Широкое распространение получило изготовление изделий из чугуна (парковая скульптура, памятники, заборы, стены, садовая мебель). В ХХ веке литье изделий из чугуна почти так же широко распространено, как и литье из бронзы, поскольку чугунные изделия, хотя и более массивные и характеризуются выразительностью, тяжелым весом и приглушенными тонами, менее затратны в производстве.

Чугун используется в архитектуре для различных целей (с конца 18 века). Использование чугунных конструктивных элементов было характерно для архитектуры XIX века (эпохи чугуна).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Б.С. М ИЛЬ’МАН , Э. В. К ОВАЛЕВИЧ , В. Т. С ОЛЕНКОВ

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970–1979).© 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНУВАННЯ З АНГЛІЙСЬКОЇ МОВИ