Классификация чугунов: Чугун. Виды, классификация, характеристики чугунов.

Классификация чугунов

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, содержащий >2,1% С. Кроме углерода в чугуне обычно содержится (в %): до 4 Si; 2 Мп; 0,3 Р; 0,25 S, а также 0,1 Cr, Ni или Cu. Классификация чугунов в зависимости от состояния углерода в сплаве:

• белые,
• серые,
• ковкие,
• высокопрочные чугуны.

В белом чугуне весь углерод находится в виде химического соединения с железом — цементита (Fе₃С). Цементит обладает высокими твердостью (800 НВ) и хрупкостью, поэтому трудно поддается механической обработке. Из-за этого белые чугуны нашли ограниченное применение в качестве конструкционных материалов и служат в основном для получения ковких чугунов. При длительном обжиге белого чугуна цементит в нем распадается и углерод выделяется в свободное состояние.

Серые чугуны в изломе имеют серебристый цвет из-за наличия в них пластинчатых включений графита.

Они широко используются в литейном производстве и выпускаются в соответствии с ГОСТ 1412-85. Прочность серого чугуна с пластинчатым графитом при растяжении находится в пределах 120.. .440 МПа, твердость 140…290 НВ. Структура серых чугунов в зависимости от состава и условий охлаждения может быть с перлитной, перлитно-ферритной и ферритной основой.

Наличие свободного графита в чугуне (до 50 % С) оказывает влияние на его свойства. Увеличение количества и размеров графитовых включений и неравномерность их распределения уменьшают прочность чугуна. Вместе с тем, свободный графит придает чугуну износостойкость, высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость режущим инструментом и высокую сопротивляемость при знакопеременных нагрузках. Все это обусловливает широкое применение серого чугуна в качестве конструкционного материала.

Чугун, полученный из белого чугуна продолжительным отжигом при температуре 800…850

oС, называют ковким. В отличие от серого чугуна в ковком углерод находится не в виде пластинчатого графита, а в виде хлопьевидного. Ковкий чугун по сравнению с серым чугуном обладает более высокой прочностью (300 … 630 МПа), пластичностью и ударной вязкостью. Ковкий чугун имеет однородные свойства по сечению, в его отливках отсутствуют напряжения, ему при суши высокие механические свойства, он хорошо обрабатывается.

В зависимости от режима термообработки основа ковкого чугуна может быть ферритной или перлитной. Состав основных элементов в ковком чугуне (в %): 2,3 …3 С; 0,9 … 16 Si; 0,3 … 1,2 Мn; >0,15 Р и S. Основные характеристики ковких чугунов определены ГОСТ 1215-79. Ферритные чугуны отличаются более высокой пластичностью, а перлитные обеспечивают лучшую износостойкость.

В промышленности получили распространение высокопрочные и легированные чугуны. В высокопрочном чугуне (ГОСТ 7293-85) углерод находится в виде шаровидного графита. Содержание основных элементов в таких чугунах составляет (в %): до 38 С; 2.9 Si; 0,9 Мn; 0,1 Сг; 0,02 S; 0,1 Р; 0,08 Mg. Чугуны с шаровидным графитом значительно превосходят по характеристикам серые чугуны.

в частности по износо-, жаро- и коррозионной стойкости.

Легированные чугуны выпускаются согласно ГОСТ 7769-82.

Классификация чугунов легированных:

• жаростойкие хромовые чугуны,
• коррозионно-стойкие чугуны,
• износостойкие чугуны
• другие.

Такие чугуны легируются хромом, никелем, кремнием, магнием, медью и другими элементами. В легированных чугунах с содержанием до 10 % Ni, Сr и Мn и более имеют место перлитно-карбидные, бейнитные, мартенситные и аустенитные основы.

Другие страницы по теме

:

• Особенности сварки чугуна.
• Порошковая проволока для сварки чугуна.
• Способы сварки чугуна (основные).
• Электроды для сварки и наплавки чугуна — список марок.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Характеристика и классификация чугунов | Сварка и сварщик

Чугун

сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2,14 до 6,67%. Наряду с углеродом в чугуне содержится кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (Р). Содержание серы (S) и фосфора (Р) в чугуне больше, чем в стали. В специальные (легированные) чугуны вводят легирующие добавки — никель (Ni), молибден (Mo), ванадий (V), хром (Сr) и др.

Чугун делят:

• по структуре — на белый, серый и ковкий;
• по химическому составу — на легированный и нелегированный.

Белый чугун

это такой чугун, в котором большая часть углерода химически соединена с железом в виде цементита Fe₃C. Цементит имеет светлый цвет, обладает большой твердостью и хрупкостью. Поэтому белый чугун также имеет в изломе светло-серый, почти белый цвет, очень тверд, не поддается механической обработке и сварке, поэтому ограниченно применяется в качестве конструкционного материала. Белые чугуны используются для получения ковких чугунов.

Серый чугун

это такой чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита. Серый чугун мягок, хорошо обрабатывается режущим инструментом, в изломе имеет темно-серый цвет. Температура плавления серого чугуна 1100-1250°С.

Чем больше в чугуне углерода, тем ниже температура его плавления и выше жидкотекучесть.

Кремний уменьшает растворимость углерода в железе, способствует распаду цементита с выделением свободного графита. При сварке происходит окисление кремния, оксиды кремния имеют температуру плавления более высокую, чем свариваемый металл, и тем самым затрудняют процесс сварки.

Марганец связывает углерод и препятствует выделению графита. Этим самым он способствует отбеливанию чугуна. Марганец образует сернистые соединения (MnS), нерастворимые в жидком и твердом чугунах и легкоудаляемые из металла в шлак. При содержании марганца более 1,5% свариваемость чугуна ухудшается.

Сера в чугунах является вредной примесью, она затрудняет сварку, понижает прочность и способствует образованию горячих трещин. Сера образует с железом химическое соединение — сернистое железо, препятствует выделению графита и способствует отбеливанию чугуна. Верхний предел содержания серы в чугунах 0,15%. Для ослабления вредного влияния серы в чугунах содержание марганца должно быть в три раза больше.

Фосфор в чугуне увеличивает жидкотекучесть и улучшает его свариваемость, но одновременно понижает температуру затвердевания, повышает хрупкость и твердость. Содержание фосфора в серых чугунах не должно превышать 0,3%.

По ГОСТ 1412-79 марку серого чугуна обозначают буквами СЧ и двумя числами, из которых первое обозначает величину временного сопротивления чугуна при растяжении в МН/м², а второе — то же, при изгибе.

Ковкий чугун получают из белого чугуна термической обработкой — длительной выдержкой при температуре 800-850°С. При этом углерод в чугуне выделяется в виде хлопьев свободного углерода, располагающихся между кристаллами чистого железа.

В зависимости от режима термической обработки получают ковкий чугун ферритной или перлитной структуры. При нагреве ковких чугунов свыше 900°С в зависимости от скорости охлаждения графит может распадаться и образовывать химическое соединение с железом — цементит (Fe₃C), при этом деталь теряет свойства ковкого чугуна. Это затрудняет сварку ковкого чугуна, так как для получения первоначальной структуры ковкого чугуна его приходится после сварки подвергать полному циклу термообработки.

Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и двумя числами: первое — указывает временное сопротивление при растяжении, МН/м, второе — относительное удлинение, %.

Легированные чугуны имеют специальные примеси Сr, Ni, благодаря которым повышаются его кислотостойкость, прочность при ударных нагрузках и др.

Высокопрочный чугун получают из серого чугуна специальной обработкой — введением в жидкий чугун при температуре не ниже 1400°С чистого магния (Mg) или его сплавов.

Графит в высокопрочном чугуне имеет сфероидальную форму.

Чугун является трудносвариваемым сплавом. Трудности при сварке чугуна обусловлены его химическим составом, структурой и механическими свойствами, при сварке чугуна необходимо учитывать следующие его свойства: жидкотекучесть, поэтому сварка выполняется только в нижнем положении; малая пластичность, характеризующаяся возникновением в процессе сварки значительных внутренних напряжений и закалочных структур, которые часто приводят к образованию трещин; интенсивное выгорание углерода, что приводит к пористости сварного шва; в расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких оксидов, температура плавления которых выше, чем чугуна. Сварка чугуна применяется в основном для исправления литейных дефектов, при ремонте изношенных и поврежденных деталей в процессе эксплуатации и при изготовлении сварных конструкций.

листовые утюги и их классификация — Ispatguru

Cast Irons и их классификация

• Satyendra
• 10 января 2016 г.
• 1 Комментарий
Чем -железо, цементит, прокатный железо, eutectic, ferrite, graphite, щеткий. чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, белый чугун,

Чугуны и их классификация

  Термин «чугун» представляет большое семейство ферросплавов. Чугуны представляют собой многокомпонентные сплавы железа, затвердевающие с эвтектикой. Основными элементами чугуна являются железо, углерод (2 % и более), кремний (от 1 % до 3 %), второстепенные элементы (менее 0,1 %) и часто легирующие элементы (менее 0,1 %). Чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния, чем сталь. Структура чугуна содержит более богатую углеродом фазу, чем сталь, из-за более высокого содержания углерода. Чугун может затвердевать в соответствии с термодинамически метастабильной системой Fe-Fe3C (карбид железа) или стабильной системой железо-графит, в основном в зависимости от состава, скорости охлаждения и обработки расплава.

Чугун в своей основной форме представляет собой хрупкий материал с очень низкой ударной вязкостью. По сравнению с низкоуглеродистыми сталями он имеет небольшую ударную вязкость или практически не имеет ее. Он имеет часть прочности на растяжение низкоуглеродистых сталей. Когда чугунная деталь выходит из строя, она не деформируется заметным образом и кажется, что она раскалывается или ломается в манере, соответствующей щелчку. Нет раннего предупреждения о сбое. Графитовая фаза, представляющая собой чистый углерод, действует как естественный дефект материала. Железо настолько насыщено углеродом, что образуется графит (свободный углерод), из-за чего чугун становится слабее. Значительно меньшее количество углерода связано с железом (Fe) в виде карбида железа (Fe3C, цементит), который является твердым и хрупким.

Во время процесса затвердевания, когда идет метастабильный путь, богатая углеродом фаза в эвтектике представляет собой карбид железа, а когда идет стабильный путь затвердевания, богатая углеродом фаза представляет собой графит. Что касается только бинарной системы Fe-Fe3C или железа-графита, чугун можно определить как сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2 %. Однако кремний и другие легирующие элементы могут значительно изменить максимальную растворимость углерода в аустените. Поэтому в исключительных случаях легированный чугун с содержанием углерода менее 2 % может затвердевать с эвтектической структурой и, следовательно, по-прежнему относится к семейству «чугунов».

Образование стабильной или метастабильной эвтектики зависит от многих факторов, включая потенциал зародышеобразования жидкости, химический состав и скорость охлаждения. Первые два фактора контролируют потенциал графитизации железа. Высокий потенциал графитизации приводит к получению чугунов с графитом в качестве богатой углеродной фазы, тогда как низкий потенциал графитизации приводит к получению чугунов с карбидом железа.

Два основных типа эвтектики, стабильный аустенит-графит и метастабильный аустенит-карбид железа, имеют большие различия в своих механических свойствах, таких как прочность, твердость, ударная вязкость и пластичность. Поэтому основной целью металлургической обработки чугуна является влияние на тип, количество и морфологию эвтектики для достижения желаемых механических свойств.

Свойства чугуна можно широко варьировать путем изменения процентного содержания углерода и кремния, путем легирования различными металлическими элементами и путем изменения методов плавки, литья и термической обработки.

Металлургия чугуна во многом похожа на металлургию стали, но различия важны для металлурга, работающего с чугуном. Поскольку обычные марки стали содержат небольшое количество легирующих элементов, их обычно рассматривают как бинарные железо-углеродные сплавы, а диаграмму железо-углерод (рис. 1) можно использовать для интерпретации их структуры в условиях медленного или близкого к равновесию трансформация.

Рис. 1 Диаграмма углерода железа

Чугуны, однако, содержат значительное количество кремния в дополнение к более высокому содержанию углерода, поэтому их следует рассматривать как тройные сплавы Fe-C-Si. Дополнительный составляющий кремний изменяет диаграмму железо-углерод. Разрез тройной диаграммы Fe-Fe3C-Si при 2 % кремния (что примерно соответствует содержанию кремния во многих чугунах) дает удобную ссылку для обсуждения металлургии чугуна (рис. 2). Диаграмма напоминает бинарную диаграмму Fe-Fe3C, но показывает важные отличия, характерные для тройных систем. Эвтектические и эвтектоидные температуры изменяются от единичных значений в системе Fe-Fe3C до диапазонов температур в системе Fe-Fe3C-Si. Эвтектическая и эвтектоидная точки смещаются в сторону меньшего содержания углерода. Он также представляет метастабильное равновесие между железом и карбидом железа (цементитом), метастабильную систему. Присутствующий кремний остается в твердом растворе в железе, как в феррите, так и в аустените, поэтому он влияет только на условия и кинетику карбидообразования при охлаждении, а не на состав карбидной фазы.

Рис. 2 Сечение трехкомпонентной диаграммы Fe-Fe3C-Si при 2 % кремния

Некоторое количество кремния может выделяться вместе с карбидом, но его нельзя выделить как другую фазу. Затвердевание некоторых композиций происходит не в метастабильной системе, а в стабильной, где продуктами являются железо и графит, а не железо и карбид. Короче говоря, добавление кремния к бинарному железо-углеродному сплаву снижает стабильность Fe3C, который уже является метастабильным, и увеличивает стабильность феррита. С увеличением содержания кремния в системе Fe-C-Si содержание углерода в эвтектике и эвтектоиде уменьшается, а температура эвтектики и эвтектоида увеличивается.

Удобно объединить влияние кремния с действием углерода в один коэффициент, который называется углеродным эквивалентом (УЭ). CE чугуна описывает, насколько данный анализ близок к эвтектическому составу. КЭ эвтектики без кремния составляет 4,3 %. По мере увеличения содержания кремния в железе содержание углерода в эвтектике уменьшается. Существует линейная зависимость, которую можно выразить в виде простого уравнения, приведенного ниже.

CE = % C+ 1/3 % Si = 4,3 (при 0 % кремния)

CE 3,9 представляет собой сплав с более низким содержанием углерода и кремния (гипоэвтектический), чем эвтектический состав, а CE 4,6 представляет собой сплав с более высоким содержанием углерода и кремния (гипереэвтектический), чем эвтектический состав. Утюги с одинаковым значением CE могут быть получены с разными значениями содержания углерода и кремния.

Также были предложены другие значения, представляющие СЕ чугунов. Когда в железе присутствует значительное количество фосфора, содержание фосфора в железе включается в уравнение CE, которое выглядит следующим образом.

CE = % C+ (% Si+% P)/3

Таким образом, железо с 3,2 % C, 2 % Si и 0,4 % P имеет значение CE 4,0 и является доэвтектическим. Железо с 3,2 % C, 2 % Si и 1,3 % P имеет значение CE 4,3 и является эвтектическим. Железо с 3,2 % C, 2,6 % Si и 1,3 % P имеет значение CE 4,5 и является заэвтектическим. Общее содержание углерода и кремния в сплаве, связанное со значением CE, не только определяет диапазон температур затвердевания сплава, но также связано с литейными характеристиками сплава и его свойствами. Чугуны с постоянным КЭ, но с заметно разным содержанием углерода и кремния, не обладают одинаковыми литейными свойствами. Углерод более чем в два раза более эффективен в предотвращении усадки при затвердевании, чем показывает уравнение CE. Однако кремний более эффективен в предотвращении затвердевания тонких срезов. Существуют аналогичные различия в некоторых свойствах использования, которые ограничивают значение CE в спецификациях.

Основными факторами, влияющими на микроструктуру чугуна, являются (i) химический состав, (ii) скорость охлаждения, (iii) обработка жидкостью и (iv) термическая обработка. Кроме того, необходимо учитывать следующие аспекты связанного углерода в чугунах.

• При первоначальном охлаждении или последующей термообработке матрица может быть обезуглерожена изнутри или науглерожена путем осаждения графита на существующих участках или путем растворения углерода из них.
• В зависимости от содержания кремния и скорости охлаждения содержание углерода в перлите железа может варьироваться. Это тройная система, и содержание углерода в перлите может составлять всего 0,50 % при 2,5 % Si.
• На измеренную твердость графитовых чугунов влияет графит, особенно в сером чугуне. Микротвердость мартенсита может достигать 66 HRC или всего 54 HRC в сером чугуне (58 HRC в ковком чугуне).
• На критическую температуру железа влияет (повышает) содержание кремния, а не содержание углерода.

Классификация чугунов

Исторически сложилось так, что первая классификация чугуна основывалась на его изломе. Первоначально чугун делился на два типа, а именно белый чугун и серый чугун, как указано ниже.

• Белый чугун – имеет белую кристаллическую поверхность излома, так как разрушение в этом чугуне происходит по пластинам из карбида железа. Это результат метастабильного затвердевания (эвтектика Fe3C). Белый чугун назван так потому, что этот чугун имеет характерную белую поверхность излома. Этот чугун образуется, когда углерод, растворенный в жидком чугуне, не образует графита при затвердевании, а остается в соединении с железом, часто в виде массивных карбидов. Углерод присутствует в виде карбидов преимущественно Fe 3C и Cr7C3. Иногда в белых чугунах присутствуют сложные карбиды, такие как (Fe,Cr)3C от добавок от 3 до 5 % Ni и от 1,5 до 2,5 % Cr, (Cr,Fe)7C3 от добавок от 11 до 35 % Cr или содержащие другие карбидообразующие элементы. Белый чугун твердый и хрупкий, поверхность излома белая, кристаллическая. Белый чугун обладает высокой прочностью на сжатие (более 1380 Н/кв. мм) и хорошим сохранением прочности и твердости при повышенной температуре. Он очень часто используется из-за отличной стойкости к износу и истиранию. За эти свойства в основном ответственны массивные карбиды в микроструктуре. Белые чугуны получают охлаждением некоторых поверхностей литейной формы. Охлаждение предотвращает образование графита во время затвердевания чугуна. Применение белого чугуна включает в себя тормозные колодки, дробеструйные сопла, мельничные футеровки, дробилки, рабочие колеса насосов и другие детали, устойчивые к истиранию.
• Серый чугун. Поверхность излома серого цвета, состоящая из чешуек феррита и рассеянного графита. Когда состав железа и скорость охлаждения при затвердевании являются подходящими, значительная часть содержащегося углерода выделяется из жидкости с образованием чешуек графита. Путь разрушения такого железа следует за чешуйками графита. Поверхность излома этого железа кажется серой из-за преобладания обнаженного графита. Серый чугун является результатом устойчивого затвердевания при медленном охлаждении. Он обладает несколькими уникальными свойствами, которые обусловлены наличием чешуйчатого графита в микроструктуре. Он обладает высокой прочностью на сжатие, сопротивлением усталости и износостойкостью. Он относительно мягкий и легко поддается механической обработке и сварке. Он имеет твердость, способствующую хорошей износостойкости. Он устойчив к истиранию в условиях граничной смазки. Он обладает очень хорошими свойствами для использования в демпфирующих вибрациях или умеренных тепловых ударах. Он используется для блоков цилиндров двигателей, шестерен, маховиков, водопроводных труб, тормозных дисков, конструкций станков и т. д.

В настоящее время общепринятая схема классификации делит чугуны на четыре основных типа. Это (i) белый чугун, (ii) серый чугун, (iii) ковкий чугун и (iv) ковкий чугун. В то время как белый и серый чугун описаны выше, ковкий чугун и ковкий чугун описаны ниже.

• Ковкий чугун – Свое название получил из-за того, что в отлитом виде обладает измеримой пластичностью. Напротив, ни белый, ни серый чугун не проявляют значительной пластичности при стандартном испытании на растяжение. Он также известен как чугун с шаровидным графитом или чугун с шаровидным графитом. По составу он подобен серому чугуну, но при литье ковкого чугуна графит зарождается в виде сферических частиц, а не чешуек. Это достигается за счет добавления очень небольшого, но определенного количества магния и/или церия в расплавленное железо на стадии процесса, называемой образованием комков. Ковкий чугун состоит из шаровидных частиц шаровидного графита в ферритной или перлитной матрице. Его производят из того же сырья, что и серый чугун, но эти материалы должны быть чище, особенно в отношении серы. Литейные свойства ковкого чугуна, такие как текучесть и т. д., аналогичны свойствам серого чугуна. Основным преимуществом высокопрочного чугуна перед серым чугуном является сочетание высокой прочности с пластичностью. Они также обладают хорошей усталостной прочностью, износостойкостью, ударопрочностью и высоким модулем упругости. Мартенситные ковкие чугуны и ковкие чугуны после отпуска обладают еще лучшими свойствами. Применение чугунов с шаровидным графитом включает коленчатые валы автомобильных двигателей, большегрузные шестерни, военные автомобили и железнодорожные вагоны.
• Ковкий чугун – отливается как белый чугун, затем «ковывается» (т. е. подвергается термической обработке для придания пластичности хрупкому материалу). Микроструктура состоит из феррита и частиц свободного графита. Этот чугун включает форму графита, называемую отпускным углеродом. Эта форма графита производится термической обработкой белого чугуна. При нагревании белого чугуна в течение длительного времени (около 60 часов) при температуре 960°С происходит распад цементита на аустенит и графит. Путем медленного охлаждения от 960°С аустенит превращается в феррит или перлит в зависимости от скорости охлаждения и скорости диффузии углерода. Пластичность и ударная вязкость ковкого чугуна находятся между ковким чугуном и серым чугуном. В наши дни ковкий чугун был заменен более экономичным ковким чугуном, отлитым для многих применений. Ковкие чугуны помимо пластичности обладают хорошей обрабатываемостью. Ферритные ковкие чугуны более пластичны и менее прочны и тверды, чем перлитные ковкие чугуны. Применение ковкого чугуна включает детали силовой передачи транспортных средств, крышки подшипников, корпуса рулевого механизма, сельскохозяйственное оборудование и железнодорожное оборудование.

С появлением металлографии и по мере увеличения объема знаний, относящихся к чугуну, стали возможными другие классификации, основанные на микроструктурных особенностях. Эти классификации сделаны из-за формы графита или из-за матрицы структуры и приведены ниже.

• Форма графита. В зависимости от формы графита чугуны классифицируются как (i) пластинчатый (чешуйчатый) графит (FG), (ii) сфероидальный (шаровидный) графит (SG), (iii) уплотненный (вермикулярный) графит (CG). ) и (iv) отпущенный графит (TG). Темперированный графит возникает в результате твердофазной реакции (ковку).
• Матрица структуры. Из-за матрицы структуры чугуны классифицируются как (i) ферритные, (ii) перлитные, (iii) аустенитные, (iv) мартенситные и (v) бейнитные (аустенитные).

Помимо четырех основных типов, существуют и другие особые формы чугуна, к которым применяются специальные названия. Они приведены ниже.

• Охлажденное железо – это белое железо, полученное путем очень быстрого охлаждения в диапазоне температур затвердевания.
• Пятнистый чугун – участок отливки, затвердевающий со скоростью, промежуточной между отбеленным и серым чугуном, и имеющий микроструктуру и особенности поверхности излома обоих типов.
• Чугун с уплотненным графитом – также известен как вермикулярный чугун. Для него характерен графит, связанный между собой эвтектическими ячейками, как и чешуйчатый графит в сером чугуне. Графит в чугуне с уплотненным графитом более крупный и округлый, чем графит в сером чугуне. Его структура занимает промежуточное положение между структурами серого чугуна и высокопрочного чугуна. Благодаря уникальному сочетанию свойств уплотненного серого чугуна он превосходит как серый, так и ковкий чугун. Основными областями применения являются роторы дисковых тормозов и головки дизельных двигателей. Чугун с уплотненным графитом можно производить, тщательно контролируя количество магния, добавляемого в качестве модификатора, в процессе, очень похожем на процесс, используемый для производства ковкого чугуна.
• Высоколегированный графитовый чугун. Они используются в основном для применений, требующих коррозионной стойкости или сочетания прочности и стойкости к окислению. Они изготавливаются как из чешуйчатого графита (серый чугун), так и из сфероидального графита (ковкий чугун).

Наконец, классификация, часто используемая литейщиками полов, делит чугуны на две категории. Это (i) обычные чугуны, которые используются для общего применения, в основном нелегированные или низколегированные чугуны, и (ii) специальные чугуны, которые используются для специальных применений и обычно представляют собой высоколегированные чугуны. Специальные чугуны отличаются от обычных чугунов главным образом более высоким содержанием легирующих элементов (более 3 %), что способствует получению микроструктур, обладающих особыми свойствами для применения при повышенных температурах, коррозионной стойкостью и износостойкостью. Классификация основных типов специальных высоколегированных чугунов представлена ​​на рис. 3.9.0021

Рис. 3 Основные типы специального высоколегированного чугуна

Типы чугуна [объяснено составом материала] PDF

В этой статье вы узнаете, что такое чугун ? и различные типы чугуна объясняются их составом , применением , преимуществами и недостатками .

Кроме того, загрузите PDF-файл этой статьи внизу этой статьи.

Чугун

Чугун получают путем повторного плавления чугуна с коксом и известняком в печи, известной как вагранка. Это сплав железа и углерода. Содержание углерода в чугуне колеблется от 1,7% до 4,5%. Также он содержит очень небольшое количество кремния, серы, марганца и фосфора.

Углерод присутствует в следующих двух формах:

1. Свободный углерод или графит
2. Комбинированный углерод или цементит

Ниже приведены важные свойства чугуна , которые делают его ценным материалом для технических целей.

1. Низкая стоимость.
2. Хорошие литейные характеристики.
3. Высокая прочность на сжатие.
4. Износостойкость.
5. Отличная обрабатываемость.

Прочность чугуна на сжатие выше, чем на растяжение.

Ниже приведены значения предела прочности чугуна.

1. Растяжение – от 100 до 200 Н/мм2
2. Сжатие – от 400 до 100 Н/мм2
3. Сдвиг – 120 Н/мм2

Проверка: Какие существуют типы металлов и их свойства?

Типы чугуна

Ниже приведены типов чугуна, используемые для инженерных целей:

1. Серый чугун
2. Белый листовый железо
3. Охлатый литой листовой литой
4. Mottled Caster
5. . Чугун с шаровидным графитом
6. Легированный чугун

#1 Серый чугун

Серый чугун – технический чугун, имеет следующие составы :

Состоит из углерода – от 3 до 3,5 %, кремния – от 1 до 2,75 %, марганца – от 0,40 до 1 %. , фосфор – от 0,15 до 1%, сера – от 0,02 до 0,15%, остальное – железо.

By Hb tuw – собственная работа, CC BY-SA 4.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45350398

Серый цвет обусловлен тем, что углерод присутствует в виде свободного графита . Серый чугун легко поддается механической обработке, поскольку он обладает высокой прочностью на сжатие, низкой прочностью на растяжение и отсутствием пластичности.

Хорошим свойством серого чугуна является то, что свободный графит в его структуре действует как смазка. По этой причине он очень подходит для деталей, где желательно скользящее действие. Отливки из серого чугуна широко используются для изготовления корпусов станков, труб и фитингов, блоков автомобильных цилиндров и сельскохозяйственных орудий.

Состав серого чугуна: качество литья – PDF

#2 Белый чугун

Белый чугун показывает белый излом и имеет следующие относительные характеристики составы :

Он состоит из углерода — от 1,75 до 2,3%, кремния — от 0,85 до 1,2%, марганца — от 0,10 до 0,40%, фосфора — от 0,05 до 0,20%, серы — от 0,12 до 0,35%

Изображение предоставлено: exportersindia.com

Поскольку углерод находится в форме цементита в металлах, возникает белый цвет. Цементит является самым твердым элементом железа и вызывает быстрое охлаждение расплавленного железа. Белый чугун обладает высокой прочностью на растяжение и низкой прочностью на сжатие, поэтому его нельзя подвергать механической обработке.

Используется для нижнего литья и в местах, где требуется твердое покрытие, например, на внешней поверхности автомобильных колес. В производстве ковкого чугуна и кованого чугуна в качестве сырья используется также белый чугун.

#3 Охлажденный чугун

Это белый чугун, полученный путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна. Быстрое охлаждение обычно называют охлаждением, а полученное таким образом железо называют охлажденным. Все литейные формы имеют контакт с расплавленным чугуном с холодным песком на их внешней оболочке. Но на большинстве отливок эта твердость проникает на очень небольшую глубину (менее мм).

Изображение предоставлено: indiamart.com

Иногда отливка охлаждается преднамеренно, а иногда охлаждается случайно на значительную глубину. Преднамеренное охлаждение осуществляется путем вставки в форму железных или стальных вставок. Когда расплавленный металл вступает в контакт с отбелом, его тепло быстро отводится и образуется твердая поверхность.

Охладители используются на любой поверхности отливки, которая должна быть твердой, чтобы противостоять износу и трению. Процесс охлаждения используется при отливке дробилок для дробления зерна и тарелок щековых дробилок. Поверхность катания колес вагонов также охлаждается.

Читайте также: Типы молотков и их применение [объяснение]

#4 Пятнистый чугун

По составу, цвету и свойствам представляет собой продукт между серым и белым чугунами. Его получают при литье, когда некоторые изнашиваемые поверхности охлаждаются.

#5 Ковкий чугун

Ковкий чугун получают из белого чугуна с помощью подходящего процесса термообработки (т. е. отжига). В процессе отжига объединенный углерод белого чугуна разделяется на узелки свободного графита.

Изображение предоставлено: homedepot.com

Ковкий чугун пластичен и может быть согнут без разрушения или разрушения сечения. Его прочность на растяжение выше, чем у серого чугуна, и он обладает превосходными свойствами обработки. Он используется для изготовления деталей машин, для которых стальные поковки будут дорогими и должны иметь достаточную степень умственной точности.

Пример: ступицы колес вагонов, малая фурнитура для железнодорожного подвижного состава, тормозные суппорты, детали сельскохозяйственных машин, арматура для труб, дверные петли, замки и т. д.

#6 Чугун с шаровидным графитом

Он также известен как ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом (например, SG) или высокопрочный чугун. Чугун с шаровидным графитом получают путем добавления магния в расплавленный чугун. Магний превращает графит чугуна из чешуйчатой ​​формы в сферическую или шаровидную форму.

Автор Michelshock – Университет Макгилла, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6464476

Таким образом, механические свойства значительно улучшаются. Чугун с шаровидным графитом ведет себя как сталь. Он обычно используется для литья под давлением, гидравлических цилиндров, головок цилиндров, валков для прокатных станов и изделий центробежного литья.

#7 Легированный чугун

Чугун, рассмотренный выше, называется простым чугуном. Легированный чугун производится путем добавления таких элементов, как никель, хром, молибден, медь, кремний и марганец.

Изображение предоставлено: indiamart.com

Эти сплавы обеспечивают большую прочность и улучшают свойства элементов.

Легированный чугун,

1. Углерод – 0,02%
2. Кремний – 0,15%
3. Марганец – 0,03%
4. Фосфор – 0,12%
5. Сера – 0,02 %
6. Шлак – 3 % (по массе), остальное – железо.

Влияние примесей на чугун

Мы обсуждали, что чугун содержит небольшие проценты кремния, сернистого марганца и фосфора. Влияние этих примесей на чугун следующее:

1. Кремний
2. Сера
3. Марганец
4. Фосфор

#1 Кремний

Присутствует в чугуне до 4%. Кремний обеспечивает образование свободного графита, делающего железо мягким и легко поддающимся обработке. Кремний производит качественную отливку без газовых отверстий в материале из-за его высокого сродства к кислороду.

#2 Сера

Делает чугун твердым и хрупким. Поскольку слишком много серы приводит к некачественному литью, поэтому для большинства литейных целей ее содержание должно быть значительно ниже 0,1%.

#3 Марганец

Марганец делает чугун белым и твердым. Он часто держится ниже 0,75%. Это помогает контролировать влияние вредного воздействия серы.

#5 Фосфор

Повышает плавкость и текучесть чугуна, но вызывает хрупкость. Редко допускается превышение 1%. Фосфорные чугуны являются полезным литьем сложной конструкции и для многих отливок легкого машиностроения, когда важна дешевизна.

Свойства

Ниже приведены свойства чугуна:

1. Чугун обладает хорошей коррозионной стойкостью, поэтому его можно использовать для водопроводных труб и т. д.
2. Не притягивается к магниту.
3. Температура плавления около 1250 ºC.
4. Имеет удельный вес 7,5.
5. Чугун имеет прочность на растяжение около 150 Н/мм ² и прочность на сжатие около 600 Н/мм ² . Поэтому он хорошо сжимается.
6. Он становится мягким при хранении в соленой воде и сжимается при охлаждении.
7. Чугун может быть непригоден для ковки из-за его низкой пластичности.

Преимущества Чугун

1. Обладает хорошей обрабатываемостью и высокими литейными свойствами.
2. Чугун обладает хорошей износостойкостью, а также хорошим гашением вибрации.
3. Может выдерживать большие нагрузки и обладает хорошей устойчивостью к коррозии.
4. Чугун имеет низкую прочность на разрыв и относительное удлинение.
5. Ему можно придать любые сложные формы и размеры без применения дорогостоящих операций механической обработки.
6. Чугун доступен по низкой цене и имеет низкую прочность.

Недостатки чугуна

1. Чугун имеет низкую прочность на растяжение.
2. Детали из чугуна чувствительны к сечению из-за медленного охлаждения толстых сечений.
3. Выход из строя его частей внезапный и полный, он не отражает предела текучести.
4. По сравнению со сталью имеет плохую обрабатываемость
5. Чугун обладает высокой хрупкостью.

Применение чугуна

1. Используется для изготовления труб и транспортировки подходящих жидкостей.
2. Чугун используется для изготовления различных машин.
3. Используется для изготовления автомобильных деталей.