Сообщение о сплаве чугуна: Свойства и применение чугуна

Содержание

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Чугун: краткая справка
Виды чугунов и их применение
- Передельный чугун
- Белый чугун
- Серый чугун
- Высокопрочный (модифицированный) чугун
- Ковкий чугун и его маркировка
- Специальные чугуны
- Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?
Достоинства и недостатки
Пригодность чугунов к сварочным работам
Объемы производства чугуна
Что получают из чугуна и где он используется?

Чугун – это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода составляет более 2,14%. В нем также могут присутствовать постоянные примеси, а иногда и легирующие компоненты. Его механические свойства зависят от структуры и главным образом от формы, в которой находится углерод, а основными структурными составляющими являются цементит или графит и продукты распада аустенита, которые в зависимости от скорости охлаждения могут быть мартенситом, трооститом, сорбитом, перлитом и ферритом.

Введение различных легирующих элементов позволяет управлять процессом графитизации и по-разному корректировать свойства чугуна.

Чугун: краткая справка

Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe₃C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси — кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.

Особенности и классификация чугунов

Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.

Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:

сера – 0,02-0,2%;
кремний – 0,5-3,6%;
марганец – 0,2-1,5%;
фосфор – 0,04-1,5%.

В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.

Основные различия между сталью и чугуном

Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.

По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.

Производство чугунных отливок

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:

передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;
передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;
передельный фосфористый чугун ПФ1, ПФ2, ПФ3;
передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белый чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.

Серый чугун

В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.

Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.

Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.

Буквы СЧ – серый чугун;
цифры – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.

Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» — обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.

В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм²

(или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.

Специальные чугуны

Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:

жаростойкие;
коррозионностойкие;
художественные;
антифрикционные и износостойкие;
чугуны с особыми электромагнитными свойствами;
ферросплавы и другие.

Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.

Кремний является самым важным легирующим элементом в чугуне, который вместе с углеродом влияет на структуру и свойства. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные характеристики сплава.
Сера уменьшает способность жидкого чугуна заполнять литейные формы, снижает его механические свойства и придает красноломкость.
Марганец негативно сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но увеличивает твердость и прочность.
Фосфор необходим при изготовлении чугунных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, поскольку способствует повышению жидкотекучести сплава. Но при этом теряется прочность, возрастает хрупкость.

Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.

Достоинства и недостатки

Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.

Бесспорные преимущества

В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.

Недостатки чугуна, как материала

Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Чугун

Как делают чугун?

Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.

В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.

Объемы производства чугуна

Первое место в мире по производству чугуна вот уже несколько лет подряд прочно удерживает Китайская Народная Республика. За первые два месяца 2019 году китайские компании увеличили объемы его выплавки до 126, 59 млн. тонн. Таким образом, более половины мировых объемов чугуна сегодня выплавляется в Поднебесной.

Объемы мирового производства чугуна, тыс. тонн

Кроме Китая, в рейтинг ведущих производителей чугуна входят Индия, Япония, РФ, Южная Корея, Иран, Бразилия, Германия и США. А замыкает ТОП-10 Украина, что стало возможным благодаря стабильной деятельности предприятий Группы Метинвест.

Производство чугуна в мире с 2010 по 2019 год

Регион	Годы
Регион	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019
Евросоюз	94054	93 855	90 493	92 328	95 176	93 596	91 312	93 235	90 787	85 691
Другие страны Европы	9 643	10 184	9 774	10 411	10 876	11 992	12 280	12 741	12 873	12 265
СНГ	77 923	80 174	81 860	81 962	79 452	77 585	82 396	75 952	75 396	73 938
Северная Америка	39 216	42 159	44 328	41 319	41 218	35 859	33 008	32 946	34 886	32 567
Южная Америка	34 531	37 535	30 454	29 992	30 671	31 627	29 439	31 654	31 744	29 087
Африка	6 725	5 564	5 499	5 778	5 252	5 264	5 111	5 152	5 411	4 266
Азия	763 032	826 220	854 111	902 136	917 651	897 875	913 410	927 722	994 748	1 037 317
Средний Восток	2 540	2 242	2 143	2 007	2 782	2 459	2 251	2 293	2 362	2 530
Океания	6 672	5 925	4 381	4 160	3 962	4 272	4 313	4 441	4 561	4 336

Что получают из чугуна и где он используется?

Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.

Сплавы	Сферы применения
Серые	Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.
Ковкие	Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов.
Легированные белые	Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.
Антифрикционные	Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей.
Высокопрочные	Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.

Чугун. Художественная обработка металла. Черные металлы. Железо. Чугун. Сталь

Чугун

Чугуном называется сплав железа с углеродом. Обычно это 3 – 4 процента. Используют в данном сплаве некоторое количество марганца (2,5 – 4,5 процента), кремния (до 4,5 процента), серы (около 0,08 процента), фосфора (до 1,8 процента), и некоторых других элементов.

Чугун – первичный продукт переработки железных руд путем их плавки в доменных печах.

По мнению специалистов впервые чугун стали получать на Востоке. В 13 веке его стали выплавлять в Европе, а в России первые доменные печи были построены под Тулой в 17 веке.

При современном доменном процессе получают чугун белый, серый и ковкий, высокопрочный.

Углерод в чугуне может находится в химически связанном состоянии в виде цементита или в структурно свободном состоянии в виде графита.

Если в чугуне содержится 3,0 – 4,5 процента углерода, то повышается его твердость и прочность, но уменьшается пластичность и снижается температура плавления.

При повышении содержания кремния от 0,3 до 2,5 процентов улучшаются литейные свойства чугуна.

Присутствие 0,5 – 0,6 процента марганца способствует образованию карбида железа, повышению твердости и прочности чугуна.

Примесь 0,08 – 2,2 процента фосфора делает его жидкотекучим, твердым и хрупким, а вредная примесь 0,03 – 0,12 процента серы ухудшает жидкотекучесть чугуна, при повышении температуры он становится очень хрупким.

В белом чугуне большая часть углерода химически соединена с железом в виде цементита. Цементит имеет белый цвет, очень твердый и хрупкий.

Белый чугун в изломе также светло-серого, почти белого цвета, твердый, не поддается механической обработке и сварке. Используется для получения ковкого чугуна.

В сером чугуне большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита. Он мягок, хорошо обрабатывается, обладает отличными литейными качествами, в изломе темно-серого цвета. После отделки его цвет колеблется от теплого темно-серого до черного с коричневатым оттенком. Он одинаково красив на матовой, и на глянцевой блестящей поверхности.

Чугун обладает лучшими антикоррозийными качествами по сравнению со сталью и является более долговечным материалом.

Важной особенностью антикоррозийных свойств чугуна является их способность возрастать во времени.

Наиболее прочно литье из серого чугуна работает на сжатие, примерно в два раза слабее на изгиб и в три-четыре раза хуже на растяжение. Эти свойства чугуна необходимо учитывать при проектировании различных художественных изделий, предназначенных под отливку. Чугун широко применяется как материал для прикладного искусства. Из него отливают вазы, скульптуры, парковые декоративные фигуры, садовые ограды, ворота, надгробные плиты, решетки, ворота, садовую мебель.

Высокая прочность на истирание и долговечность определяют применение чугуна для изготовления плит для полов, ступеней и ограждений лестниц и др.

Высокие литейные свойства позволяют отливать из него тончайшие ажурные предметы с красивым темно-коричневым цветом.

Чугун является прекрасным материалом для производства всевозможных мелких бытовых предметов: различных настольных фигур, шкатулок, дверных ручек и т.п.

Наиболее древними образцами художественного литья из чугуна, относящихся к 16 и 17 векам, являются орнаментальные плиты полов в древних соборах, двери и надгробные плиты. При Петре 1 появляются чугунолитейные заводы на Урале.

В 18 веке в Петербурге был построен Александровский завод, оборудованный новыми доменными и иными печами. На нем изготовляют разнообразные художественные изделия, такие как колонны, решетки, статуи, вазы и др. На этом заводе были отлиты чугунные ворота дома Демидовых в Москве и иные изделия.

Известные русские архитекторы и скульпторы применяли чугунное литье при воплощении своих художественных замыслов.

Так по проекту архитектора А.Н. Воронихина была отлита исключительная по своей композиции и красоте чугунная решетка у Казанского собора, замечательные чугунные ограды Петербурга и др.

Ковкий чугун вырабатывается из белого и является его разновидностью. Получают его путем термической обработки – длительной выдержки при температуре 800 – 850?С. При этом углерод в чугуне выделяется в виде хлопьев свободного углерода, которые располагаются между кристаллами чистого железа.

По своим механическим свойствам ковкий чугун занимает среднее место между чугуном и сталью. Он более вязкий, подвергается правке и чеканке, но не куется.

Применяется при отливке мелких художественных изделий сложной формы, требующих тщательной отделки, которая осуществляется чеканкой.

Из серого чугуна путем специальной обработки – введения в жидкий чугун при температуре не ниже 1673 К чистого магния или его сплавов, получают высокопрочный чугун.

Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными качествами, подвергается почти всем видам термической обработки, приближаясь по свойствам к углеродистым сталям, хорошо обрабатывается резанием.

Применяется в машиностроении при замене стальных и кованых изделий.

По химическому составу чугун подразделяется на нелегированный, малолегированный, среднелегированный и высоколегированный.

В нелегированном чугуне содержатся следующие примеси: марганца – не более 2 процентов, кремния – 4 процента, хрома – 0,1 процент, 0,1 процент никеля.

В малолегированном чугуне суммарное количество легирующих элементов не превышает 3 процентов.

В среднелегированном чугуне суммарное количество легирующих элементов не превышает 7 – 10 процентов.

В высоколегированном – не более 10 процентов.

Легирующие элементы повышают прочность при ударных нагрузках и усиливают антикоррозийную стойкость чугуна.

Маркировка чугунов производится следующими буквенными обозначениями: Ч – чугун; С – серый; К – ковкий; В – высокопрочный; М – модифицированный. Цифрами указываются механические свойства чугуна.

В марках серого и модифицированного чугунов первое двузначное число после букв указывает временное сопротивление при растяжении, второе – при изгибе. Например, СЧ 15-32 – серый чугун с временным сопротивлением при растяжении 150 и при изгибе 320 Мн/м². В ковком и высокопрочном чугунах первое двузначное число указывает временное сопротивление разрыву при растяжении, второе – относительное удлинение. Например, ВЧ 60 – 2 – высокопрочный чугун с временным сопротивлением разрыву 600 Мн/м² и относительным удлинением 2 процента.

Марки легированных чугунов обозначаются буквами, которые указывают, какие легирующие элементы входят в состав чугуна и цифрами, стоящими за каждой буквой. Цифры характеризуют среднее содержание данного легирующего элемента. При содержании легирующего элемента менее 1 процента, цифры с соответствующей буквой не ставят. Например, ЧН19Х3 означает чугун, содержащий 19 процентов никеля и 3 процента хрома.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Чугун

Чугун Чугуном называется сплав железа с углеродом. Обычно это 3 – 4 процента. Используют в данном сплаве некоторое количество марганца (2,5 – 4,5 процента), кремния (до 4,5 процента), серы (около 0,08 процента), фосфора (до 1,8 процента), и некоторых других элементов.Чугун –

ЧУГУН HEAD

ЧУГУН HEAD Группа образована в январе 1999 года. В состав вошли: Сергей Кирюхин (вокал). Михаил Дегать (гитара, экс-«Железный Поток»), Алексей Моторин (ударные), Слава Дианов (бас), Елена Фомичева (вокал). Группа «Чугун Head» играет русскоязычную смесь треша, рэпа и

Презентация к уроку химии в 9 классе по теме «Сплавы металлов.

Сталь». | Презентация к уроку по химии (9 класс) по теме:

Слайд 1

Сталь

Слайд 2

Сталь (от нем. Stahl ) [1] — сплав железа с углеродом и/или с другими элементами. Сталь содержит не более 2,14 % углерода (при большем количестве углерода в железе образуется чугун ). Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость , снижая пластичность и вязкость . Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45% железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).

Слайд 3

Применение стали Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей промышленности. Стали с высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино — и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор, амортизаторов, силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле, сильфонов, растяжек, подвесок. Пружины, рессоры машин и упругие элементы приборов характеризуются многообразием форм, размеров, различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении — релаксационной стойкостью.

Слайд 4

Производство стали Суть процесса переработки чугуна на сталь состоит в уменьшении до нужной концентрации содержания углерода и вредных примесей — фосфора и серы, которые делают сталь хрупкой и ломкой. В зависимости от способа окисления углерода существуют различные способы переработки чугуна на сталь: конверторный, мартеновский и электротермический. К финансовому кризису в 2008 году Украина оставалась одной из немногих стран, где широко использовался мартеновский способ выплавки стали, достаточно энергозатратный и экологически вредный. Сейчас большинство мартеновских печей в Украине выведено из эксплуатации, а те что остались, вскоре также будут закрыты. Мартеновский способ выплавки стали не выдерживает конкуренции, обострившейся на мировых рынках после 2008 г. Таким образом, сейчас в Украине, как и во всем мире, подавляющее большинство стальной продукции производится конвертерным способом. Украина по состоянию на 2008 г. занимает пятое место в мире по объёмам экспорта стали, 76,46 % стали, производимой на мировом рынке, приходится на десять ведущих стран.

Слайд 5

Кислородно-конверторный способ получения стали По этому способу окисления избыток углерода и других примесей чугуна окисляют в присутствии кислородом воздуха, который продувают сквозь расплавленный чугун под давлением в специальных печах — конверторах. Конвертер представляет собой грушевидную стальную печь, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Он может поворачиваться вокруг своей оси. Емкость конвертора 50—60 т. Материалом его футеровки служит либо динас (в состав которого входят главным образом SiO 2 , имеющий кислотные свойства), либо доломитная масса (смесь CaO и MgO , которые получают из доломита MgCO 3 ·CaCO 3 ; эта масса имеет основные свойства). В зависимости от материала футеровки печи конверторный способ разделяют на два вида: бессемеровский и томасовский.

Слайд 6

Бессемеровский (томасовский) метод Бессемерование чугуна, один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива. Процесс обработка литого чугуна в чушках , происходит путём продувки воздухом через него в овальном сосуде, конвертере, 15 — 25 тонной вместимости. Окисление примесей доводит шихту к подходящей температуре, которая зависит от состава сырья для высокой температуры: 2% кремния в кислотном и фосфора 1,5-2 % в основном процессе, необходимы для увеличения температуры. Выдувание шихты, которое вызывает интенсивное пламя в горловине конвертера, занимает приблизительно 25 минут, и такой короткий промежуток времени делает контроль процесса немного трудным. От кислотного бессемеровского процесса отказались в пользу мартеновского процесса, в основном из-за экономических факторов.

Слайд 7

Мартеновский метод получения стали Сталь получается путём окислительной плавки загруженных в печь железосодержащих материалов — чугуна, стального лома, железной руды и флюсов в результате сложных физико-химических процессов взаимодействия между металлом, шлаком и газовой средой печи. Шихта мартеновских печей подразделяется на металлическую часть (чугун, стальной лом, раскислители и легирующие добавки) и неметаллическую (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит, плавиковый шпат). Чугун, применяемый либо в жидком состоянии, либо в виде чушек , служит основным источником углерода, обеспечивающим нормальное протекание мартеновского процесса. Количество чугуна и стального лома в шихте может колебаться в любых соотношениях в зависимости от разновидности процесса, экономических условий, выплавляемых марок сталей. В качестве раскислителей и легирующих добавок, в мартеновском производстве используют ферросплавы и некоторые чистые металлы (алюминий, никель). Железная руда и мартеновский агломерат применяются в мартеновском производстве в качестве окислителей, а также в качестве флюса, способствующего ускоренному формированию активного шлака. В роли окислителя может использоваться также окалина. Известняк, известь, боксит, плавиковый шпат в мартеновском процессе служат для формирования шлака необходимого состава и консистенции, обеспечивающего протекание окислительных реакций, удаление вредных примесей и нагрев металла. Мартеновский способ получения стали был наиболее распространён в конце 19 и до середины 20 веков. С конца 20 века мартеновский способ активно вытесняется кислородно-конверторным способом получения стали.

Слайд 8

Тепло, требуемое в этом процессе, создается электрической дугой, находящейся между угольными электродами и металлической ванной. Обычно, шихта из градуированного стального лома плавится под окисленным шлаком для удаления фосфора. Нечистый шлак удаляется путём наклона печи. Второй шлак используется для удаления серы и диоксидов металла в печи. Это приводит к высокой степени очистки, и высококачественная сталь может быть сделана при чрезвычайно высоких температурах. Этот процесс широко используется для изготовления высоколегированных сталей, таких как нержавеющая, жаростойкая и быстрорежущая стали. Продувка кислородом часто используется для того, чтобы удалить углерод в присутствии хрома и позволяет использовать лом из нержавеющей стали. Содержание азота в сталях, сделанных бессемеровским и электродуговым процессами, составляет приблизительно 0,01-0,25 % по сравнению с приблизительно 0,002 — 0,008 % в мартеновских сталях. Электродуговой процесс

Слайд 9

Спасибо за внимание!

Металлография чугуна проницательная

Struers — Обеспечение уверенности / Знания / Материалы / Чугун

Согласие с файлами cookie

Файлы cookie используются в статистических целях и для улучшения сайта. Файлы cookie будут использоваться после того, как вы нажмете «ОК» или если вы продолжите использовать www. struers.com.

Принять
Подробнее

Чугун используется во многих областях, особенно в автомобильной и машиностроительной промышленности, а металлография является важной частью контроля качества в производственном процессе. Узнайте, как выполнить точный металлографический анализ чугуна с воспроизводимыми результатами.

Загрузите полную информацию о приложении

Основные характеристики
Проблемы
Способ приготовления
Резюме

Железо — один из самых разнообразных металлов, и на протяжении веков оно было важным строительным материалом, используемым во многих зданиях, от вокзалов и торговых залов до офисов и жилых домов.

Железо в сплаве с углеродом и другими элементами дает огромное разнообразие. Термин «чугун» относится к сплавам железо-углерод-кремний, которые содержат 2,5-4% углерода и обычно 1-3% кремния. В серых чугунах углерод присутствует в виде графита; в белом чугуне он присутствует в виде карбида железа и карбидов сплавов.

Чугун обладает хорошей литейностью и обрабатываемостью, а также умеренными механическими свойствами. Из-за своих экономических преимуществ чугун используется во многих областях в автомобильной, производственной и металлообрабатывающей промышленности. Кроме того, специальные чугуны являются предпочтительным материалом для корпусов насосов забортной воды, роликов прокатных станов и деталей землеройного оборудования.

Рис. 1: Закаленный ковкий чугун, цветное травление Beraha (увеличение 500x, DIC)

Процесс металлографического контроля качества чугуна

Поскольку морфология графита оказывает большое влияние на механические свойства чугуна, металлографический контроль качества серого чугуна является неотъемлемой частью процесса производства чугуна.

Основной процесс металлографического контроля качества чугуна заключается в следующем:

Морфологию, размер и распределение графита определяют на непротравленном и полированном образце с использованием стандартных эталонных сравнительных таблиц и/или анализа изображений.
В зависимости от спецификации образец затем протравливают для проверки структуры матрицы.

Рис. 2: Чугун GGG60, непротравленный (увеличение: 200x)
Рис. 3: Чугун GGG60, протравленный 3 % Nital (Mag: 200x)

Трудности металлографической подготовки чугуна

Основной задачей при подготовке образцов чугуна является сохранение исходной формы и размера графита, чтобы обеспечить правильное представление микроструктуры чугуна.

Рис. 4: Серый чугун с чешуйчатым графитом, недостаточная полировка (увеличение: 200x)
Рис. 5: Серый чугун с чешуйчатым графитом, правильная полировка (увеличение: 200x)

Под микроскопом изображение графита видно двумерно. Однако на самом деле он трехмерный. Это означает, что определенный процент графита при шлифовке и полировке режется очень мелко, лишь слабо удерживаясь в матрице. Поэтому всегда существует вероятность того, что графит не может быть полностью сохранен, особенно очень крупные чешуйки или скопления чешуек. В результате графитовую фазу не всегда удается сохранить или хорошо отполировать.

В ковких чугунах графит существует в форме розеток или углеродистых сплавов. Это рыхлая форма графита, и ее может быть особенно трудно удержать во время металлографической подготовки.

Распространенной ошибкой подготовки является недостаточное удаление смазанного матричного металла после шлифования, что может скрыть истинную форму и размер графита. Это особенно характерно для ферритных и аустенитных чугунов, склонных к деформации и царапанью. Для этих материалов очень важны тщательная алмазная и окончательная полировка.

Большинство стандартных микроскопических исследований чугуна проводится с увеличением в 100 раз, что делает графит черным. Однако требуется большее увеличение, чтобы убедиться, что углерод полностью сохранился, поскольку хорошо отполированный графит имеет серый цвет.

Рис. 6: Недостаточная полировка оставляет графитовые узелки, покрытые смазанным металлом, травление 3 % Nital (Mag: 200x)
Рис. 7: Правильная полировка показывает форму и размер графитовых узелков, пригодных для оценки, травление 3 % Нитал (Магия: 200x)

Рис. 8: Хорошо отполированные графитовые чешуйки (увеличение 500x)

Преодоление временных ограничений

Ограничения по времени часто затрудняют поддержание стабильных результатов подготовки при использовании ручных методов металлографической подготовки и анализа микроструктуры чугуна. Однако из-за геометрии испытуемого образца автоматическая подготовка часто невозможна. Решение состоит в том, чтобы разработать специальные тестовые образцы, которые можно было бы встроить в автоматическую систему.

Резюме

Чугуны представляют собой сплавы черных металлов, содержащие в основном 2,5–4 % углерода и 1–3 % кремния. Основная трудность при металлографической подготовке чугуна состоит в том, чтобы сохранить истинную форму и размер графита в его чешуйчатом, шаровидном или закаленном виде. В частности, чугуны с мягкой ферритной матрицей склонны к смазыванию, деформации и царапанью.

При шлифовке матрица размазывается по графиту и, если за этим не следует очень тщательная алмазная полировка, графит не проявляется в своем истинном виде. Поэтому рекомендуется плоская шлифовка фольгой/бумагой из карбида кремния с последующей тонкой шлифовкой и полировкой алмазом. Короткая окончательная полировка коллоидным кремнеземом необязательна.

Получить представление о других материалах

Если вы хотите узнать больше о материалографии других металлов и материалов, посетите нашу страницу материалов.

Получить полную информацию о приложении

Хотите прочитать полную инструкцию по металлографической подготовке чугуна? Загрузите его здесь.

Все изображения сделаны Биргитте Нильсен, специалистом по применению, Дания
Для получения конкретной информации о металлографической подготовке чугуна обращайтесь к нашим специалистам по применению.

Хелле Михаэльсен

Глобальное бизнес-решение и диспетчер приложений
Struers Aps.
Баллеруп, Дания

Контакт

Биргитте Нильсен

Металлограф,
Специалист по применению
Struers Aps.
Баллеруп, Дания

Контакт

Мария Линдегрен

Кандидат наук. в области обработки металлов давлением,
Специалист по применению
Struers Aps.
Баллеруп, Дания

Контакт

Олафур Олафссон

Кандидат технических наук, инженер-механик,
Специалист по применению
Struers Aps.
Баллеруп, Дания

Контакт

Фарук Музафер

Специалист по применению
Struers ApS
Ballerup, Дания

Контакт

Мэтью Кодуэлл

Руководитель лаборатории
Struers Ltd.
Rotherham, UK

Контакт

Хольгер Шнарр

Степень доктора инженерии и степень инженера в области материаловедения,
Специалист по применению
Struers GmbH
Виллих, Германия

Контакт

Ульрих Сетцер

Инженер-материаловед, степень технического ассистента по металлографии и материаловедению,
Специалист по применению
Struers GmbH
Willich, Германия

Контакт

Римский герундий

Степень технического ассистента по металлографии и материаловедению,
Специалист по применению
Struers GmbH
Willich, Германия

Контакт

Кэролайн Муссу

Руководитель лаборатории
Struers SAS
Шампиньи-сюр-Марн, Франция

Контакт

Кристиан Вегерски

Специалист по применению
Struers GmbH
Виллих, Германия

Контакт

Марко Карузо

Металлограф,
Специалист по применению
Struers S. A.S.
Арезе, Италия

Контакт

Генри Удомон

Applications Manager
Struers Inc.
Кливленд, Огайо, США

Контакт

Келси Торболи

Инженер по приложениям
Struers Inc.
Кливленд, Огайо, США

Контакт

Брайан Джонс

Инженер по применению
Struers Inc.
Кливленд, Огайо, США

Контакт

Эллис Перри

Инженер по применению
Struers Inc.
Кливленд, Огайо, США

Контакт

Сюпин Цзян

к.т.н., магистр наук. в области материаловедения и инженерии,
Менеджер по применению и лаборатории
Struers Ltd.
Шанхай, Китай

Контакт

Райан Яо

Специалист по применению
Struers Ltd
Шанхай, Китай

Контакт

Киничи Исикава

г-жа К. Кандидат технических наук,
Специалист по применению
Struers K. K.
Токио, Япония

Контакт

Юя Хаякава

Магистр наук в области материаловедения и инженерии,
Специалист по применению
Struers K.K
Токио, Япония

Контакт

Кенни Лим

Специалист по применению
Struers Singapore
Сингапур, Сингапур

Контакт

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

Биомедицинские и медико-биологические науки.
Бизнес и экономика
Химия и материаловедение.
Информатика. и общ.
Науки о Земле и окружающей среде.
Машиностроение
Медицина и здравоохранение
Физика и математика
Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике

Биомедицина и науки о жизни
Бизнес и экономика
Химия и материаловедение
Информатика и связь
Науки о Земле и окружающей среде
Машиностроение
Медицина и здравоохранение
Физика и математика
Социальные и гуманитарные науки

Опубликуйте у нас

Представление статьи
Информация для авторов
Ресурсы для экспертной оценки
Открытые специальные выпуски
Заявление об открытом доступе
Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас

Подача статьи
Информация для авторов
Ресурсы для экспертной оценки
Открытые специальные выпуски
Заявление об открытом доступе
Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766

	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Эффективность медицинских учреждений разного уровня в отношении безопасного обращения с медицинскими отходами в связи со стандартами профилактики и контроля инфекций в Танзании ()
Честный Аникетус, Самвел Манеле, Джозефат Сариа, Майкл Хабту, Грейс Элизабет Сагути, Забулон Йоти, Адольф Киюнге, Леонард Суби
Журнал охраны окружающей среды Том 13 №10, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/jep.2022.1310047 13 загрузок 102 просмотра
Отчет о поцелуях моляров класса III()
Кейко Канеко, Кейити Учида, Тошиюки Иноу, Хидэюки Незу, Хироши Мори, Хироюки Китамура, Тацуо Такая, Юкико Йоко, Норимаса Окафудзи
Открытый журнал стоматологии Том 12 №10, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/ojst.2022.1210028 8 загрузок 56 просмотров
Лазер и его применение в пародонтологии: обзор литературы ()
Махмуд Абу-Таа, Равия Караме
Открытый журнал стоматологии Том 12 №10, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/ojst.2022.1210027 6 загрузок 46 просмотров
Анализ ассоциации между интерлейкином-6 ( IL 6), интерлейкином-13 ( IL 13) и фактором некроза опухоли-альфа ( TNF-альфа ) Полиморфизм генов и генетическая предрасположенность к ревматоидному артриту у кувейтских арабов()
Адель М. Аль-Авади, Мохаммад З. Хайдер, Амина М. Аль-Авади, Анита К. Калариккал, Джаладжа Сукумаран, Эман А. Х. Хасан, Юссеф Бартелла
Открытый журнал ревматологии и аутоиммунных заболеваний Том 12 № 4, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/ojra.2022.124011 4 загрузки 40 просмотров
Исследование режима глубокой интеграции теоретического обучения и практической подготовки специалистов по дорожному и мостовому хозяйству на фоне профессиональной сертификации инженерного образования ()
Чжэнь Лю, Минсин Гао, Гочжун Ван, Ран Цюй
Открытый журнал социальных наук Том 10 № 11, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/jss.2022.1011019 8 загрузок 46 просмотров
Расчет урожайности, эффективности использования воды и продуктивности воды для урожая моркови в условиях воздействия изменения климата()
Али Хассан Хоммади, Надхир Аль-Ансари
Машиностроение Том 14 №10, 21 октября 2022 г.
DOI: 10.4236/eng.2022.1410032 5 загрузок 54 просмотров

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp.org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766

	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Особенности и классификация чугунов

Основные различия между сталью и чугуном

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Белый чугун

Серый чугун

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Ковкий чугун и его маркировка

Специальные чугуны

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

Достоинства и недостатки

Бесспорные преимущества

Недостатки чугуна, как материала

Как делают чугун?

Пригодность чугунов к сварочным работам

Объемы производства чугуна

Что получают из чугуна и где он используется?

Чугун. Художественная обработка металла. Черные металлы. Железо. Чугун. Сталь

Чугун

ЧУГУН HEAD

Презентация к уроку химии в 9 классе по теме «Сплавы металлов.

Металлография чугуна проницательная

Процесс металлографического контроля качества чугуна

Трудности металлографической подготовки чугуна

Преодоление временных ограничений

Рекомендации по резке и монтажу чугуна

Рекомендации по шлифовке и полировке чугуна

Рекомендации по очистке чугуна

Рекомендации по травлению чугуна

Резюме

Получить представление о других материалах

Получить полную информацию о приложении

Хелле Михаэльсен

Биргитте Нильсен

Мария Линдегрен

Олафур Олафссон

Фарук Музафер

Мэтью Кодуэлл

Хольгер Шнарр

Ульрих Сетцер

Римский герундий

Кэролайн Муссу

Кристиан Вегерски

Марко Карузо

Генри Удомон

Келси Торболи

Брайан Джонс

Эллис Перри

Сюпин Цзян

Райан Яо

Киничи Исикава

Юя Хаякава

Кенни Лим

SCIRP Открытый доступ

Журналы по тематике

Публикуйте у нас

Добавить комментарий Отменить ответ