Что такое чугун?

Чугун – это сплав железа (Fe) с углеродом (C).

Основное отличие чугуна от стали – это содержание углерода. Сталь содержит до 2,14 % углерода, чугун – от 2,14% и выше (до 6,67%). В чугуне присутствует графит, в стали – нет.

В чугуне, как в прочем и в стали, также содержатся малое количество таких постоянных примесей, как кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (Р) и сера (S).  

Таким образом, видно, что чугун в своей основе – это практически железо, которое, как известно, является абсолютно безопасным металлом.

Для производства литых деталей, в том числе и чугунной посуды хорошо подходят чугуны с содержанием углерода порядка 4,3%.

Любой железоуглеродистый сплав при заливке в металлическую форму (изложницу) затвердевает не сразу по всему объему, а постепенно.

Схематическое изображение стального слитка показывает, что вследствие большого перепада температур (изложница - 40 градусов, а расплав – 1500 градусов) на поверхность слитка образуется большое количество мелких зерен и зерна в этой зоне (1) располагаются неупорядоченно. Другими словами, формируется корка.

Замедление теплоотвода после образования корки способствует росту столбчатых зерен (зона 2). И на последнем этапе, когда температура выравнивается, в центре слитка формируется небольшое количество крупных беспорядочно расположенных зерен (зона 3).

Рис.1

Этот принцип является объяснением того, почему железоуглеродистые сплавы (стали и чугуны) имеют зернистую структуру:


 

 

Сталь                                                              Чугун

Рис.2

Если сломать или разорвать стальной или чугунный образец, то излом будет выглядеть шероховатым, что говорит о том, что разрыв происходит именно по границам зерен:

Излом чугуна

Рис.3

Свойства чугуна

Плотность чугуна достаточно высокая и находится на уровне 7.2 г/см3. Именно это и обуславливает относительно высокий вес чугунных отливок, в том числе и чугунной посуды, что является, пожалуй, её единственным «недостатком». Таким образом, разговоры о «пористости» чугунной посуды являются ни чем иным, как предвзятыми домыслами. А нанесение эмали на чугунную посуду проводят в некоторых случаях только для предохранения её от коррозии, в просторечии – «ржавления».

Для сравнения, плотность алюминия составляет 2,7 г/см3, т.е. алюминиевая посуда примерно в 2,5 раза легче чугунной. Но при этом преимуществе она обладает существенным недостатком перед чугунной – теплопроводностью.

Теплопроводность – перенос тепла от более нагретых участков к более холодным. С помощью коэффициента теплопроводности можно узнать, через какой материал эффективнее всего тепло будет передаваться к рабочей поверхности посуды. На первом месте стоит медь, затем идет алюминий, а уж потом – чугун, причем у чугуна коэффициент теплопроводности в 8 раз ниже, чем у меди, и в 4 раза ниже, чем у алюминия. А на практике это означает, что чугунная сковорода будучи нагретой до определенной температуры будет очень долго и медленно отдавать тепло в окружающуюу среду, в частности, в приготовляемую пищу.

Именно это свойство чугунной посуды и даёт основание для ностальгии по «бабушкиной сковородке», с которой всё, что мы ели в детстве было и «вкуснее» и «красивее».