Виды чугун: Виды чугуна и их применение и маркировка, свойства

Чугун Виды, состав и назначение чугунов. Статьи компании «ООО ПФК Металлосфера»

Виды, состав и назначение чугунов

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом ( > 2.14%), кремнием, марганцем, фосфором и серой. В зависимости от назначения чугуна и от состава проплавляемых шихтовых материалов в нем может содержаться еще хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк.

Содержание основных элементов (С, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Cu, As) в чугуне регламентируется соответствующим ГОСТом или техническими условиями.

Состав чугуна, получаемый в ходе доменной плавки, определяется требованиями потребителей и возможностями доменной плавки. Сообразно с этим стремятся подобрать состав шихтовых материалов и технологический режим плавки.

Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на два основных вида:

Передельный – предназначен для дальнейшего передела в сталь.

Литейный — используется после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки изделий или присадки в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.

Следует отметить, что в последние годы передельный чугун используют не только для выплавки стали, но и для переплавки в чугунолитейных цехах для производства чугунных отливок.

Передельный чугун является преобладающим видом продукции доменного производства. На его долю приходится около 90% общего производства чугуна.

Он предназначен для произ¬водства стали в конвертерах или мартеновских печах и обычно содержит 0,3-1,2 % Si; 0,2-1,0 % Мn, 0,15-0,2 % Р и 0,02-0,07 % S.

В чугуне некоторых марок, предназначенных для передела в кислых конверторах, фосфора должно быть очень мало ( < 0,07 0=»» p=»» >

Литейный чугун по содержанию фосфора делят на четыре класса:

А — до 0,1 % Р (малофосфористый),

Б — 0,1-0,3 % Р (обычный),

 

В и Г — высокофосфористые чугуны с содержанием фосфора соответственно 0,31-0,7 и 0,71-1,2 %.

Для изготовления высокопрочных изделий применяют чугуны с низким содержанием фосфора, а для художественного литья — высокофосфористые чугуны.

Каждый класс литейных коксовых чугунов (ЛК) состоит из шести марок. Наиболее кремнистый чугун марки ЛК 0 содержит 3,26-3,75 % Si.

В каждой следующей марке кремния содержится на 0,5 % меньше.

Кроме того, каждую марку делят на три группы по содержанию марганца (0,5; 0,51-0,90 и 0,91-1,3%) и на три категории по содержанию серы (0,02-0,05; 0,03-0,06 и 0,04-0,07 %).

В зависимости от химического состава и скорости охлаждения кристаллизация чугуна заканчивается образованием белого, половинчатого или серого чугуна.

Белый чугун имеет в своей структуре цемен¬тит и перлит и обладает светлым изломом. Весь углерод в нем находится в связанном состоянии. Он очень тверд и хорошо сопротивляется износу, но вместе с тем хрупок и плохо поддается механической обработке.

Поэтому белый чугун применяется для изготовления отливок с большой поверхностной твердостью: валков прокатных станов, штампов, волочильных досок и многих деталей сельскохозяйственного машиностроения.

После длительного отжига он приобретает высокие механические свойства и хорошую обрабатываемость режущим инструментом вследствие разложения цементита на железо и углерод отжига.

Половинчатый чугун состоит из перлита, цементита и небольших включений графита, расположенных островками в виде скоплений пластинчатой формы. Он обладает повышенной твердостью и почти не поддается механической обработке, в силу чего в машиностроении распространения не получил.

Серый чугун характеризуется наличием значительного количества графитных включений пластинчатой или шаровидной формы. В зависимости от структуры металлической основы серый чугун делится на три группы: феррито-перлитный, перлитный и перлито-цементитный.

Феррито-перлитный серый чугун имеет в своей структуре феррит, перлит и графит. Вследствие большого количества пластинок графита и структурно свобод¬ного феррита этот чугун мягок, легко обрабатывается и по срав¬нению с перлитным чугуном отличается меньшей прочностью.

В феррито-перлитном чугуне графит может иметь и шаровидную форму, если чугун перед разливкой обработан магнием. Приме¬няется феррито-перлитный чугун для отливки большинства ма¬шиностроительных деталей.

Перлитный серый чугун состоит из перлита, содержащего 0,8% связанного углерода, и равномерно распределенных пластинок графита. Этот чугун обладает высо¬кой прочностью, умеренной твердостью и хорошей обрабатывае¬мостью.

Перлитный высокопрочный магниевый чугун обладает еще более высокими механическими свойствами и износоустойчивостью.

Перлито-цементитный серый чугун имеет в своей структуре перлит, графит и большое количество мелких разрозненных выделений цементита.

Располагаясь по границам исходных аустенитных зерен, цементит ослабляет связь между ними и понижает прочность металлической основы чугуна. Обладая большой твердостью, перлито-цементитный чугун с тру¬дом обрабатывается режущим инструментом. Однако после отжига он приобретает перлитную структуру и высокие показа¬тели прочности.

Ферритный серый чугун из-за наличия феррита и крупнопластинчатого графита обладает низкой прочностью, малой твердостью и легкой обрабатывае¬мостью, в связи с чем может применяться только для неответственных отливок.

Обычный серый чугун имеет следующий хи¬мический состав: 3,0-3,8% углерода, 2,2-3,0% кремния, 0,5-11,0% марганца, до 0,12% серы и до 0,2% фосфора. Углерод и кремний являются важнейшими элементами, входящими в состав чугуна. Они оба способствуют выделению углерода в форме графита и, понижая температуру плавления чугуна, обеспечивают его высокие литейные и технологические свойства. Углерод присутствует в чугуне в форме графита и в связанном состоянии — в виде цементита. Кремний в чугуне растворяется в его металлической основе и способствует про¬цессу выделения графита.

Марганец увеличивает твердость чугуна, так как препятствует процессу выделения углерода в свободном состоянии. С углеродом марганец образует химическое соединение Мn3С — карбид марганца, способный растворяться в цементите, увели¬чивая его устойчивость. Следовательно, действие марганца на свойства чугуна обратно действию кремния.

Поэтому, если содержание марганца в чугуне повышено, то для устранения его отбеливающего действия увеличивают содержание кремния.

Сера попадает в чугун из руд и топлива и считается вредной примесью. Она способствует отбеливанию чугуна, делает его тугоплавким и склонным к образованию газовых пузырей в отливках.

Фосфор в небольших количествах является полезной примесью, увеличивающей жидкотекучесть серого чугуна, что является особо ценным при производстве тонкостенного литья. Так, при изготовлении художественных изделий, отличающихся боль¬шой ажурностью, содержание фосфора повышают до 1 и более процентов. Однако значительное содержание фосфора в чугуне вследствие образования хрупких фосфидных соединений сильно понижает его механические свойства.

Водород является также вредной примесью. Попадая в чугун из влажного воздуха и шихты, он повышает устойчивость цементита, вызывает отбел и образование раковин в отливках.

Таким образом, углерод и кремний способствуют процессу графитообразования в чугуне, а марганец, сера, кислород и во¬дород, наоборот, препятствуют этому процессу. Из легирующих элементов никель, алюминий и медь являются графитизаторами, а хром, вольфрам, молибден, ванадий — карбидообразователями.

Виды чугуна и его основные свойства

Для создания промышленных машин, оборудования, посуды, батарей отопления и многих других деталей применяется чугун. Он представляет собой высококачественный и прочный материал, который по свойствам превосходит различные виды металла. Если вас интересует литье высокопрочного  чугуна, то вы можете обратиться к специалистам на https://metalyt.com/uslugi-litya/lite-chuguna/lite-vyisokoprochnogo-chuguna/. Профессионалы имеют большой опыт, качественное оборудование для изготовления. Рассмотрим основные разновидности чугуна, какие свойства и преимущества использования можно выделить.

Основные виды

Итак, прежде, чем выбирать для покупки данный материал, нужно выбрать тот вид чугуна, который вам требуется. Есть несколько основных вариантов:

  • Высокопрочный. Он применяется для того, чтобы сделать конструкцию или другой элемент более стойким к механическим нагрузкам. То есть, более прочным. Изготовляют данный вид чугуна из серого материала. Для того, чтобы сделать свойства материала лучше, применяется магний;
  • Ковкий. Это разновидность серого материала. Главная особенность данного материала в том, что он отличается высоким уровнем пластичности. Для того, чтобы изготовить ковкий материал применяется белый чугун;
  • Половинчатый. Одна часть данного чугуна имеет в составе графит, а другая часть в виде цементита.

Основные плюсы и минусы

Что касается плюсов данного материала, то можно выделить следующие свойства и качества:

  • За счет того, что чугун может находиться в двух состояниях, есть две разновидность данного материала: белый и серый;
  • Высокий уровень прочности. По уровню данного свойства, чугун можно сравнить со сталью;
  • Материал отлично сохраняет тепло. Именно за счет этого используется чугун для изготовления посуды, ванны и так далее;
  • Безопасность. Использовать чугун безопасно, так как это экологически чистый материал;
  • Различные химикаты, в том числе щелочи и кислота, никак не повлияют на качество чугуна;
  • Срок эксплуатации чугуна длительный.

Что касается минусов, то здесь можно выделить такие особенности материала:

  • Чугун плохо защищен от влаги, именно поэтому на поверхности часто образуется ржавчина;
  • Стоимость материала довольно высокая;
  • Если вы выбираете белый чугун, то стоит знать, что он довольно хрупкий.

Итак, чугун – отличный материал, который считается универсальным в использовании. Но важно знать его основные виды, свойства и особенности применения.

Чугун сплав, его свойства, характеристики, виды и применение

 

Сплав железа с углеродом, где процентное содержание углерода варьируется от 2,14% до 6,67%, носит название «чугун». Помимо этих 2-х химических элементов, в состав входят следующие компоненты:

  1. Кремний – количество не превышает 4,3% и влияет на пластичность и литейные свойства сплава.
  2. Марганец – повышает прочность материала. Исполняет отбеливающую функцию, препятствуя графитизации. Количество составляет не больше 2%.
  3. Сера – оказывает негативное воздействие на материал и может стать причиной возникновения трещин. Содержание в сплаве варьируется от 0,07% до 0,15%
  4. Фосфор – увеличивает жидкотекучесть чугунного сплава. Примерное количество – 0,03%.
Чугун-сплав-его-свойства-характеристики-виды-и-применение-1

Слиток из чугуна

Углерод делает материал твердым и плотным, при этом снижая его пластичность. Из-за своей хрупкости чугун хорошо поддается только литейной обработке. В производстве сплав железа с углеродом занимает лидирующую позицию, уступая только стали. Количество углерода делит сплав на 3 вида:

  1. Доэвтектический – процентная часть углерода составляет от 2,14% до 4,2%.
  2. Эвтектический – количество углерода составляет 4,3%.
  3. Заэвтектический – содержание углерода варьируется от 4,4% до 6,67%.

По структуре чугунный сплав делится на 5 видов:

  1. Белый. На разрезе имеет светлый оттенок и отличительный блеск, из-за содержащегося карбида железа. Цемент придает сплаву твердость и высокую износостойкость. Поэтому, он трудно поддается резке. Из-за своей прочности используется в качестве наружного слоя. Из-за своей плотности белый чугун часто перерабатывается в сталь.
  2. Серый. Углерод представлен в виде пластичного графита. От этого, цвет чугуна на разрезе – темно-серый. Твердость металла значительно ниже, чем у белого. Хорошо поддается резной обработке. Материал обладает высоким уровнем вязкости и текучести. Если вам нужны услуги литья серого чугуна, то рекомендуем вам обратиться сюда.
  3. Ковкий. Изготавливается из серого чугуна путем литья. Графит в составе принимает хлопьевидную форму, что придает материалу пластичность. Может подвергаться деформации даже при комнатной температуре. Из-за отсутствия внутренних колебаний, изделия из ковкого чугуна не поддаются вибрационным нагрузкам.
  4. Высокопрочный. В серый чугун добавляется примесь марганца. Графит представлен шаровидной формой. Увеличивает прочность качества изделий, что приравнивает материал к стальным сплавам. Хорошо поддается литью.
  5. Половинчатый. Углерод представлен в составе как графитом, так и карбидом. Используется для производства деталей, которые подвергаются постоянному трению.
Чугун-сплав-его-свойства-характеристики-виды-и-применение-2

Сплав чугуна

По химическому составу выделяют легированный и нелегированный чугун.

  1. Нелегированный. В этот вид чугунного сплава не добавляются примеси. Количество марганца не превышает 2%, а кремния – 4%.
  2. Легированный. В состав добавляют различные примеси для улучшения качества материала. Например, если ввести в структуру 12% хрома, полученное изделие будет обладать повышенной стойкостью к коррозии. Добавление меди сделает материал плотнее, снизится вероятность появление трещин и улучшатся литейные качества. Так же, в состав добавляют никель, марганец, фосфор. От количества легированных компонентов выделяют низколегированные (меньше 2,5% дополнительных элементов), среднелегированные (от 2,5% до 10%) и высоколегированные (больше 10%) сплавы.

Чугун наделен следующими свойствами:

  1. Химические. Химический состав металла влияет на остальные свойства чугунного сплава.
  2. Физические. На удельный вес чугунного сплава влияет количество содержащегося углерода. Усадка чугуна, или уменьшения объема во время остывания после литься, зависит от степени графитизации и химического состава.
  3. Тепловые. Показатель теплоемкости определяет способность проведения тепла материалом. Различные добавки снижают теплопроводность железа. Интенсивность нагревания увеличивает теплоемкость.
  4. Гидродинамические. Высокое содержание марганца и серы делают материал вязким. Это свойство увеличивается при переходе в точку затвердевания.
  5. Технологические. Металл обладает стойкостью к внутренней вибрации, а также не дает материалу изнашиваться.
  6. Механические. На прочность изделия влияет количество графитных включений. Чем их меньше – тем прочнее готовый материал.

Применение чугуна

Чугунные изделия изготавливаются и используются в различных сферах, благодаря своей прочности и стойкости к низким температурам. Обширное применение металл получил в машиностроении. Из него изготавливают блоки для двигателей внутреннего сгорания, тормозные колодки.

 

Чугун-сплав-его-свойства-характеристики-виды-и-применение-5

Чугунные радиаторы отопления

В металлургической сфере чугунный сплав ценится за свои литейные свойства и низкую цену. Стоимость материала зависит от количества содержащегося углерода в составе сплава. Сантехническое оборудование, изготовленное из чугуна, до сих пор стоит во многих квартирах и исправно служит своим владельцам.

Благодаря своей пластичности, из металла получаются изделия различной формы. Ванны, раковины, радиаторы, трубы – они обладают продолжительном сроком эксплуатации и не подвергаются внешней деформации на протяжении долгого времени.

Чугун-сплав-его-свойства-характеристики-виды-и-применение-4

Заборные решётки из чугуна

Вещи, созданные из высокопрочного металла, можно встретить в архитектуре дворцов, усадеб и домов прошлых столетий. Из чугуна изготавливали решетки на окна, входные ворота, украшения для крыши и сада, памятники.

Металлический сплав может длительное время сохранять тепло. Поэтому, из него изготавливают посуду – казаны, сковородки. Изделия легко очищаются, благодаря хорошей гигиеничности, а химический состав не несет вреда для организма.

Чугун-сплав-его-свойства-характеристики-виды-и-применение-3

Детали водопроводные из чугуна

Изделия из чугунных сплавов уже долгое время считаются надежными, качественными и экологически чистыми. Материал включает в себя множество ценных свойств, благодаря чему большое количество деталей и оборудований активно выпускаются и используются.

 

Характеристики и виды чугуна

​В состав чугуна входят железо, углерод и разнообразные примеси, которые придают сплаву определенные свойства. Массовая доля углерода в материале должна быть не менее 2,14%, иначе это будет не чугун, а сталь. Этот элемент придает сплаву повышенную твердость, но снижает его ковкость и пластичность. Поэтому чугун является достаточно хрупким материалом. Из других постоянных примесей стоит выделить кремний, марганец, серу и фосфор. В некоторые марки чугуна вводят дополнительные присадки, которые позволяют придать сплаву дополнительные свойства. В качестве легирующих элементов используются хром, никель, ванадий и алюминий.


Плотность чугуна составляет 7,2 грамма на сантиметр кубический. Это является достаточно высоким показателем для металлов и их сплавов. Чугун отлично подходит для литья при производстве разнообразных изделий для всех отраслей промышленности. По этому показателю он незначительно уступает сталям некоторых марок, превосходя все остальные сплавы железа.

 

Чугун

 

Температура плавления чугуна составляет 1200 градусов по Цельсию, что на 250-300 градусов ниже, чем необходимо для плавления стали. Это связано с повышенным содержанием углерода и как следствие его менее тесной связью с атомами железа на межмолекулярном уровне. При выплавке чугуна и последующей кристаллизации весь углерод не успевает внедриться в структурную решетку железа, поэтому чугун получается хрупким. Его не используют для производства продукции, которая будет эксплуатироваться под воздействием постоянных динамических нагрузок. Зато он идеально подходит для деталей, к которым предъявляется требование повышенной прочности.

 

Технология получения чугуна

 

Получение чугуна — очень материалоемкий процесс, требующий серьезных затрат. На получение одной тонны сплава уходит около 550 килограмм кокса и 900 литров воды. Затраты руды зависят от содержания в ней железа. Обычно используется сырье с массовой долей элемента не менее 70%, так как обработка более бедных руд экономически неоправданна. Такое сырье сначала проходит процедуру обогащения, а уже потом отправляется на переплавку. Производство чугуна проходит в доменных печах. Лишь около 2% от всего производимого в мире материала выплавляется в электропечи.

 

Получение чугуна

 

Технологический процесс состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом этапе в доменную печь загружают руду, которая содержит так называемый магнитный железняк (соединение двухвалентного и трехвалентного оксидов железа). Также в качестве сырья могут использоваться руды с содержанием водной окиси железа или его солей. Вместе с сырьем в печь загружают коксующиеся угли, которые предназначены для создания и поддержания высокой температуры. Кроме того продукты их горения принимают участие в химических реакциях в качестве восстановителей железа.


Дополнительно в топку подает флюс, который выступает в качестве катализатора и помогает породам быстрее плавиться, освобождаю тем самым железо. Стоит отметить, что перед попаданием в доменную печь руда проходит специальную предварительную обработку. Они измельчается при помощи дробильной установки, так как мелкие частицы быстрее расплавятся. Затем ее промывают, чтобы удалить все лишние элементы, которые не содержать металла. После этого высушенное сырье проходит обжиг в специальных печах, который позволяет удалить из соединений серу и другие чужеродные элементы.

 

Чугунная посуда

 

Когда доменная печь загружена и готова к эксплуатации начинается второй этап производства. После запуска горелок кокс начинает разогревать сырье, выделяя при этом углерод, который, проходя через воздух, реагирует с кислородом и образует оксид. Этот оксид активно участвует в восстановлении железа из соединений, находящихся в руде. При этом, чем больше газа становится в печи, тем слабее протекает химическая реакция. После достижения определенной пропорции она им вовсе прекращается. Избыток газов используется как топливо для поддержания температуры в печи. Такой подход имеет несколько положительных моментов. Во-первых, снижаются затраты ископаемого горючего, что несколько удешевляет производство продукции. А, во-вторых, продукты горения не выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее вредными примесями, а продолжают свое участие в технологическом процессе.

 

Чугунные изделия

 

Избыток углерода смешивается с расплавом и, поглощаясь железом, образует чугун. Все не расплавившиеся элементы породы всплывают на поверхность и удаляются из материала. Отходы называют шлаком, который затем пойдет на производство других материалов. После удаления всех лишних частиц в расплав при необходимости добавляют разнообразные присадки. Таким способом получают два вида сплавов: передельный и литейный чугун.

 

Разновидности чугуна

 

Передельный материал используется для производства стали кислородно-конвертерным способом. Этот вид характеризуется низким содержанием марганца и кремния в составе сплава. Литейный чугун идет на производство разнообразной продукции. Он делится на пять разновидностей, который стоит рассмотреть более детально. Белый чугун является сплавом, в котором избыточная часть углерода содержится в виде цементита или карбида. Свое название он получил за характерный белый цвет в районе излома. Массовая доля углерода в нем составляет более 3%. Этот материал характеризуется повышенной ломкостью и хрупкостью, поэтому его использование весьма ограничено.


Применяется данный вид при производстве простых деталей, которые работают в статических условиях и не несут дополнительной нагрузки. Добавление в сплав легирующих присадок позволяет повысить технические характеристики материала. Для этих целей используется никель или хром, реже алюминий и ванадий. Марка данной разновидности, которая носит название «сормайт» используется в качестве нагревательного элемента в различных устройствах. Она обладает хорошими показателями удельного сопротивления и без проблем работает при температурах до 900 градусов по Цельсию. Из белого чугуна изготавливают ванны для бытовых нужд.

 

Декоративный чугунный радиатор

 

Серый чугун — наиболее распространенная разновидность материала, которая применяется во многих отраслях народного хозяйства. В этом сплаве углерод присутствует в виде графита, перлита или феррито-перлита. Массовая доля углерода находится на уровне 2,5%. Материал обладает высокой для чугуна прочностью, поэтому используется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку определенного уровня. Из него изготавливают втулки, корпуса различного промышленного оборудования, кронштейны, зубчатые шестеренки.


Графит значительно улучшает действие смазки и снижает влияние трения, так что детали обладают повышенной стойкостью к этому виду износа. При необходимости эксплуатации в агрессивных средах в состав серого чугуна вводятся дополнительные элементы, которые позволят выдержать негативное воздействие. К ним можно отнести никель, хром, молибден, бор, сурьму, медь. Эти элементы позволяют защитить чугун от влияния коррозии. Также некоторые из них повышают уровень графитизации свободного углерода в сплаве, что позволяет создать защитный барьер, через который не могут пробиться какие-либо разрушающие элементы.

 

Чугунные трубы

 

Половинчатый чугун является промежуточным материалом между первыми двумя разновидностями. В нем часть углерода содержится в виде графита, а часть — в виде карбида. Также в сплаве могут в незначительных долях присутствовать цементит (до 1%) и лидебурит (до 3%). Массовая доля углерода в материале составляет 3,5-4,2%. Эта разновидность используется для производства деталей, которые будут проходить эксплуатацию в условиях постоянного трения. К ним относятся тормозные колодки для автомобильной промышленности и разнообразные измельчительные валки для станков. Для повышения износостойкости в сплав по традиции вводятся легирующие присадки.

 

 

 

Ковкий чугун является разновидностью белого сплава, который был подвергнут специальному отжигу с целью графитизации свободного углерода в составе материала. Этот вид обладает улучшенными демпфированными свойствами по сравнению со сталью. К тому же он менее чувствителен к надрезам и хорошо проявляет себя в работе при низких температурах. Углерод, массовая доля которого составляет до 3,5%, находится в сплаве в виде феррита, феррито-перлита или зернистого перлита с вкраплениями графита. Используется данный материал в автомобильной промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях постоянного трения. Для повышения его эксплуатационных характеристик в сплав добавляют магний, бор и теллур.


Высокопрочный чугун получается в результате образования в сплаве шаровидной формы включения графита в металлическую решетку. Это ослабляет металлическую основу кристаллической решетки и приводит к появлению улучшенных механических свойств. Процесс образования шаровидного графита производится путем введения в сплав магния, церия, иттрия и кальция. По своим техническим характеристикам материал очень близок к высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

 

Какие трудности испытывает чугунная промышленность?

 

Перспективы развития чугунной промышленности выглядят не особо радужно. Высокий уровень затрат на производство одной тонны материала и большое количество отходов заставляют промышленников искать более дешевые заменители. Быстрое развитие науки уже сейчас позволяет получать лучшие сплавы при меньших затратах. А в условиях глобальной экологической опасности не обращать внимания на загрязняющий фактор производство недопустимо. Поэтому металлурги по всему миру отказываются от доменных печей в пользу электрического оборудования.

 

Литейный чугун

 

Но перевести выплавку чугуна на эти рельсы в кратчайшие сроки физически невозможно. Это потребует колоссальных финансовых затрат, которые не потянет ни одно государство. Так что остается лишь ждать, как скоро промышленники сумеют наладить массовый выпуск новых сплавов. Полностью отказаться от чугуна в ближайшие десятилетия, конечно, не получится, но его мировое производство неуклонно будет снижаться. Эта тенденция наблюдается уже в течение последних 5-7 лет.

Виды чугуна

Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита (Fe3C) или графита. Цементит имеет светлый цвет, обладает большой твердостью и трудно поддается механической обработке. Графит, наоборот, темного цвета и достаточно мягок. В зависимости от того, какая форма углерода преобладает в структуре, различают: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.).

Белый чугун — вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии находится в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита и лишь незначительная его часть (0,03-0,30 %) обнаруживается тонкими методами химического анализа или визуально при больших увеличениях. Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Прочность белого чугуна снижается, а твердость увеличивается с увеличением содержания в нём углерода.

Белый чугун очень тверд, почти не поддается механической обработке и поэтому не применяется для изготовления деталей, а используется для переделки в сталь и для изготовления деталей из ковкого чугуна. Такой чугун называется также передельным.

Серый чугун – сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет. Отдельной разновидностью (группой марок) серого чугуна является высокопрочный чугун с графитом глобулярной (шаровидной) формы, что достигается путем его модифицирования магнием (Mg), церием (Ce) или другими элементами.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличие в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном «на растяжение» или «на изгиб»; чугуны используются лишь при работе «на сжатие».

Серый чугун маркируется буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в процентах, например ВЧ60-2.

Ковкий чугун–условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим.

Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается).

Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Высокопрочный чугун – чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы. Графит сфероидальной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а следовательно, и прочность чугуна.

Высокопрочный чугун наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Чугуны и виды чугунов — Студопедия

Чугун— сплав Fe (основа) с С (обычно 2…4 %), содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V, А1 и др.).

Чугун можно рассматривать как сталь, пронизанную графитом, который играет роль надрезов, ослабляющих механическую основу структуры.

В этом случае механические свойства будут зависеть от количества, величины и характера распределения включений графита.

Чем меньше графитовых включений, чем они мельче и больше степень изолированности их друг от друга, тем выше прочность чугуна

Чугун отличается от стали:

посоставу – более высокое содержание углерода и примесей С от 2,14 до 6,67 %;

по технологическим свойствам – более высокие литейные свойства, малая способность к пластической деформации, почти не используется в сварных конструкциях.

Классификации чугунов:

1. по содержанию углерода – доэвтектические, эвтектические и заэвтектические.

2. От состояния и содержания углерода (белые и серые – по виду излома белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуныс вермикулярным графитом).

3. По получению в доменных печах – передельный и литейный

4. По степени графитизации (белый, серый и половинчатый или отбеленный)

5. Поформе включений графита (пластинчатый, шаровидный, хлопьевидный вермикулярный)

6. От характера металлической основы (ферритный, феррито-перлитный и перлитный, аустенитный, бейнитный и мартенситный)


7. По назначению — конструкционные и со специальными свойствами.

8. По химическому составу – легированные и нелегированные.

Классификацию чугунов проводят по виду и форме углеродосодержащей структурной составляющей, то есть по наличию и форме графита.

— белые

— серые

— ковкие по виду свободного углерода- графита

— высокопрочные

— антифрикционные

В доменных печах выплавляют белые чугуны трех типов: литейный коксовый, передельный коксовый и ферросплавы.

Литейный коксовый чугун. (ГОСТ 4832—72) содержит от 3,5 до 4,6% углерода и применяется для производства серых чугунов.

Передельный коксовый чугун(ГОСТ 805-80) используется для выплавки стали и производства отливок.

Ферросплавыприменяют как добавки при выплавке стали. Они содержат повышенное количество марганца и кремния. Так, один из видов ферроспла­вов— зеркальный’ чугун содержит 10—25% марганца, ферромарганец — 70—80% марганца, а ферросилиций — 9—12% кремния.

Белый чугун

Название получил по виду излома — матово-белый цвет и металлический блеск.Цементит придает излому чугуна блеск.

Серый чугун: свойства, применение, виды, обработка

Серый чугун — это сплав железа с углеродом, который при охлаждении металла образуется в виде хлопьевидных или пластинчатых включений. Содержание углерода в сплаве превышает 2,14%, что выше нормальной растворимости. Этим сплав и отличается от стали, в которой углерод полностью растворен и отсутствует в виде отдельных включений, структура которых определяет их как графит.

Серый чугунСерый чугун Серый чугун

Основные характеристики

Серый чугун лежит в основе черной металлургии, поскольку получается в результате восстановления железных руд при помощи углеродного топлива (кокса). В результате, кроме химической реакции восстановления окислов железа, сплав дополнительно насыщается свободным углеродом.

Высокое содержание углерода в свободном состоянии определяет механические свойства серого чугуна. Одно из основных качеств, которые позволяют использовать серый чугун не только в качестве передельного металла, это его высокие литейные качества и малая усадка при застывании. Расплавленный металл имеет высокую текучесть, поэтому из него можно выполнять отливки сложной формы.

Плиты серого чугунаПлиты серого чугуна

Плиты серого чугуна

Ограничение по использованию изделий из серого чугуна обусловлено тем, что он имеет низкую прочность на изгиб, высокую хрупкость. Вместе с тем прочность серого чугуна на сжатие очень высока.

Несмотря на высокую хрупкость, такая характеристика, как износостойкость чугуна, позволяет использовать его в изделиях, работающих в условиях трения. В данных условиях сильное влияние оказывают антифрикционные свойства сплава.

Наличие большого количества углерода снижает плотность серого чугуна по сравнению с большинством сортов стали и составляет от 6,8 до 7,3 т на м3.

Из-за наличия вкраплений углерода сварка серого чугуна практически невозможна. Существуют технологии сварки при наличии определенных условий. Это предварительный нагрев деталей, использование специальных высокоуглеродистых электродов, но все равно, структура металла шва сильно отличается от основного материала. Свариваемые детали должны медленно охлаждаться для устранения напряжений в зоне шва.

Химический состав и структура

В химический состав сплава, кроме железа и углерода, входит также некоторое содержание кремния. Свойства сплава зависят от условий охлаждения, поскольку время изменения температуры влияет на формирование внутренней структуры материала.

При медленном остывании образуются крупные кристаллы железа, и соединения металла с углеродом приобретают перлитную основу. Медленное остывание вызывает рост геометрических размеров не только кристаллов железа, но и включений углерода, поэтому, перлитный металл имеет высокую прочность, но повышенную хрупкость.

Микроструктура серого чугунаМикроструктура серого чугуна

Микроструктура серого чугуна

В условиях быстрого охлаждения углерод не успевает сформировать крупные включения графита, поэтому сплав приобретает ферритную структуру.

Ферритный серый чугун имеет несколько меньшую хрупкость, чем перлитный.

Выбирая режим охлаждения литой заготовки, можно определенным образом влиять на итоговые свойства материала, в зависимости от предъявляемых требований.

Применение

Серый чугун широко применяется при литье изделий, для которых важна высокая прочность на сжатие. Это свойство важно, главным образом, при изготовлении литых станин инструментального парка. Применение материала ограничивается повышенной хрупкостью изделий при наличии значительных изгибающих усилий.

Изделие из серого чугунаИзделие из серого чугуна

Изделие из серого чугуна

Ранее широко использовались хорошие литейные свойства материала при изготовлении различных изделий бытового и промышленного назначения. Разнообразная кухонная и бытовая утварь – чугунки, сковороды, утюги, изготовленная литьем при минимальной последующей обработке имела низкую себестоимость и легкость в производстве.

В настоящее время при помощи литья изготавливают также высоконагруженные элементы машин, где они не подвергаются изгибающим нагрузкам. Это поршни и цилиндры двигателей внутреннего сгорания.

Детали высокой прочности, отлитые из серого чугуна, имеют минимальную стоимость и высокий срок службы. Без преувеличения можно сказать, что литые станины и корпуса станков являются практически вечными по сравнению с остальными элементами устройства.

различных видов чугуна

При разрушении белого чугуна повсюду видны трещины белого цвета из-за присутствия карбидных примесей. Белый чугун твердый, но хрупкий. Он имеет более низкое содержание кремния и низкую температуру плавления. Углерод, присутствующий в белом чугуне, осаждается и образует крупные частицы, которые увеличивают твердость чугуна. Он устойчив к абразивному износу, а также является экономически эффективным, что делает его полезным для различных применений, таких как подъемные стержни и вкладыши в мельницы, поверхности износа насосов, шарики и кольца угольных распылителей и т. Д.

Серый — самый универсальный и широко используемый чугун. Присутствие углерода приводит к образованию графитовых чешуек, которые не позволяют трещинам проходить при разрушении материала. Вместо этого, когда материал разрушается, графит вызывает многочисленные новые трещины. Сломанный чугун имеет сероватый цвет, что также дает ему название. Графитовые хлопья делают серый чугун устойчивым к ударам. Они также не обладают эластичностью и имеют низкую прочность на разрыв.

Однако графитовые подделки дают чугуну отличную обрабатываемость, демпфирующие свойства, а также хорошие смазывающие свойства, что делает их полезными во многих промышленных применениях.Графитовая микроструктура чугуна имеет матрицу, которая состоит из феррита, перлита или их комбинации. Расплавленный серый чугун обладает большей текучестью, и он хорошо расширяется во время затвердевания или замерзания чугуна. Это сделало их полезными в таких отраслях, как сельское хозяйство, автомобилестроение, текстильные фабрики и т. Д.

Ковкий чугун — это в основном белый чугун, который подвергается термической обработке для превращения карбида в графит. Полученный чугун обладает свойствами, которые варьируются от серого и белого чугуна.В случае ковкого чугуна графитовая структура формируется в виде сфероидальных частиц неправильной формы, а не чешуек, которые обычно присутствуют в сером чугуне. Это заставляет ковкий чугун вести себя как низкоуглеродистая сталь. Существует значительная усадка, которая приводит к снижению производства чугуна, а также к увеличению затрат. Ковкий чугун можно легко определить по тупым границам.

Чугун с шаровидным графитом — это еще один вид черного сплава, который используется в качестве конструкционного материала во многих областях применения.Для производства ковкого чугуна к расплавленному железу добавляется небольшое количество магния, которое изменяет структуру графита, которая образуется. Магний вступает в реакцию с кислородом и серой в расплавленном железе, что приводит к образованию графита в форме конкреций, который получил название чугун с шаровидным графитом. Как ковкий чугун, ковкий чугун является гибким и демонстрирует линейную зависимость напряжения от напряжения. Это может быть отлито в различных размерах и в различной толщине.

,

Чугун | металлургия | Britannica

Чугун , сплав железа, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также различные количества кремния и марганца и следы примесей, таких как сера и фосфор. Это сделано путем восстановления железной руды в доменной печи. Жидкое железо отливают или разливают и закаливают в сырые слитки, называемые свиньями, а затем свиней переплавляют вместе с ломом и легирующими элементами в купольных печах и перерабатывают в формы для производства различных продуктов.

чугун чугунный универсал. длинношерстный

Подробнее на эту тему

военная техника: чугунная пушка

В 1543 году английский пастор, работавший в королевской комиссии при Генрихе VIII, усовершенствовал метод наложения достаточно безопасного, оперативного …

Китайцы производили чугун еще в 6-м веке до нашей эры, а в 14-м веке его производили в Европе время от времени.Он был введен в Англию около 1500 года; первый чугунолитейный завод в Америке был основан на реке Джеймс, штат Вирджиния, в 1619 году. В течение 18 и 19 веков чугун был более дешевым инженерным материалом, чем кованое железо, потому что он не требовал интенсивного рафинирования и работы с молотами, но это было больше хрупкая и уступающая по прочности на разрыв. Тем не менее, его несущая сила сделала его первым важным структурным металлом, и он использовался в некоторых из самых ранних небоскребов. В 20-м веке сталь заменила чугун в строительстве, но чугун продолжает иметь множество промышленных применений.

Чугун в большинстве случаев представляет собой так называемое серое или белое железо, цвета которого показаны изломом. Серый чугун содержит больше кремния и менее тверд и более обрабатываем, чем белый чугун. Оба являются хрупкими, но ковкий чугун, полученный в результате длительной термообработки, был разработан во Франции в 18 веке, а чугун с пластичным литьем был изобретен в Соединенных Штатах и ​​Великобритании в 1948 году. Такие ковкие чугуны в настоящее время составляют Основное семейство металлов, которые широко используются для зубчатых передач, штампов, автомобильных коленчатых валов и многих других деталей машин.

Чугунная сковорода с антипригарным покрытием и срок службы

«Приправа» чугуна — это создание твердого слоя окаменевшего масла / смазки на чугуне или стали. Поддержание хорошей чугунной приправы является наиболее важным аспектом предотвращения прилипания материала к посуде из чугуна. Каждый раз, когда вы готовите с маслом / жиром и вам больше не нужно мыть посуду, вы, вероятно, добавляете еще один слой. Очистка, царапание или замачивание посуды в воде, вероятно, удалит много слоев.Некоторые слои чугунной приправы лучше других. То, что делает слои лучше, вероятно, связано с тем, какое масло / смазка использовалось, какая температура создавала слой и насколько густым было масло / смазка, когда его наносили. Хорошо выдержанная чугунная сковорода будет иметь десятки очень тонких, очень твердых слоев. Так много, что чугунная сковорода будет казаться черной вместо серебристо-серого чугуна.

Я думаю, что лучший способ приправить чугунную сковороду — это использовать ее.Вначале вы можете использовать немного больше масла / смазки, чем обычно, просто чтобы убедиться, что вам не придется чистить потом. Как только у вас есть несколько слоев приправы, вы можете использовать меньше масла / жира. Это оно! Все ваши потребности в чугунной приправе решаются простым использованием чугунной посуды.

И большинство людей будут недовольны этим.

Большинство людей считают, что «приправленный» чугун означает, что вы кладете немного масла / смазки на посуду и выпекаете ее.Рецепты приправ чугуна включают различные температуры от 100 градусов до 550 градусов. И обрабатывает от часа до нескольких дней!

Ладно, ладно, ладно …. чтобы угодить массам, которым нужен какой-то духовный ритуал …. Если бы я собирался снова попробовать такую ​​приправу в стиле выпечки, я бы:

  • Нанесите тонкий слой масла / смазки на чугунную сковороду. Внутри и снаружи.
  • Положите фольгу под сковороду, чтобы собрать капающее масло.
  • Включите вентилятор, потому что это будет курить!
  • Выпекать при 400 градусах в течение 15 минут.
  • Сотрите как можно больше жира бумажным полотенцем.
  • Выпекайте еще 45 минут, затем выключите духовку, оставив дверь закрытой.
  • Через час или более вынуть из духовки.

Хорошая особенность подхода печи — то, что вы получаете слой приправы по всей чугунной сковороде сразу.

Я стал немного одержим пониманием этого материала и становился все более смущенным в минуту, пока этот парень Алан не выправил меня на форуме: « То, что вы хотите, — это слой сильно полимеризованного жира, который обычно включает в себя немало связанного сажи с этим. «Так что это полимеризованный жир, который твердый и гладкий. Углерод это черный материал. Несколько подкованных в химии друзей объяснили мне, что «полимеризованный» означает, что вещество переставило свои молекулы в другое состояние (надеюсь, у меня есть это право).В этом случае скользкое жидкое масло становится гладким, твердое твердое масло. По-видимому, это очень похоже на то, как работает краска.

Это начало моего образования. Оказывается, существует бесконечное количество видов приправы слоев. Это зависит от типа масла, количества масла, температуры, продолжительности нагрева. У некоторых есть много углерода, у некоторых не так много. Некоторые образуют стеклянный слой, а некоторые образуют «липкий» слой, который при нагревании становится слегка скользким.Некоторые придерживаются чугунной неглубокой сковороды лучше чем другие.

Масло / смазка часто проходят липкую фазу, прежде чем стать слоем приправы. Если у вас слишком много масла / смазки, вы, возможно, никогда не преодолеете липкую фазу! Мораль этой истории в том, что тонкие слои — лучшие.

Однажды я попытался сделать толстый слой приправы. Это сразу же превратилось в грубую черноту на всю мою еду.

Однажды я наблюдал, как парень приправил коммерческую стальную сковородку, терпеливо толкая немного масла по горячей поверхности.В начале это начало получать желтые пятна. К тому времени, когда это начало получать коричневые пятна, парень начал делать блины. Чем больше блинов он сделал, тем более приправленной стала поверхность. Я думаю, что вариации этого — лучшие подходы.

Если вы купили подержанный чугун, есть вероятность, что он уже выдержан годами сердечного использования. Вам, вероятно, не нужно беспокоиться о приправе это.

Интересная вещь о приправе: она обычно довольно пятнистая, или пятнистая, или паутина.Время от времени я могу получить один последовательный / непрерывный / простой слой — но я еще не смог повторить его, когда захочу. Я хотел бы знать секрет здесь.

Я купил эту маленькую чугунную сковородку с новым шлепком. Это был серый. Я не приправлял это в духовке. Все, что я сделал, это начал использовать его. И я сфотографировал. Это первое изображение после использования его два или три раза. Вы можете видеть, как некоторые слои масла темнее других.И пятнистый.

cast iron skillet seasoning start

Немного больше пользы. Посмотрите, как приправа окраски начинает темнеть в целом.

cast iron skillet seasoning part 2

Еще больше. После этого у него будет так много приправ, что он будет выглядеть черным.

cast iron skillet seasoning almost black

Крупный план, чтобы вы могли видеть, что некоторые слои более пестрые, чем другие, а некоторые слои чернее других.

cast iron skillet seasoning closeup

Я чувствую себя очень комфортно с моей нынешней философией приправы чугуна В то время как блоггер по имени Шерил связался со мной и, кажется, обнял мои вещи и пошел дальше. Здесь на форумах обсуждается чугун: полимеризационные масла и лучшая приправа, а также ее химическая запись в блоге о чугуне. Я должен признать, что мне трудно заставить все это вписаться в мою голову.Я бы очень хотел поговорить об этом, и … ну … вы знаете … попытаться получить это в моей голове!

,

Чугун | Статья о чугуне от The Free Dictionary

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

Чугун является одним из важнейших первичных продуктов черной металлургии ( см. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ и ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНОЙ ПЕЧИ ), используемый для реконверсии в производстве стали и в качестве компонента шихты, используемой для переплавки. в чугунные отливки.Один из основных строительных материалов, он также используется в качестве литейного сплава. Широкое использование чугуна в машиностроении основано на его хороших литейных и прочностных свойствах; некоторые чугуны лишь немного уступают по прочности углеродистым сталям (, см. , ИНОКУЛИРОВАННОЕ ЛЮДЕЛОЕ ). Чугун составляет около 75 процентов всего металла, используемого в современном машиностроении. СССР — ведущий мировой производитель чугуна (1976).

История .Первые сведения о чугуне датируются шестым веком г. до н.э. Чугун, содержащий до 7 процентов фосфора и имеющий низкую температуру плавления, был произведен в Китае из железорудных руд с высоким содержанием фосфора и использовался для разливки различных изделий. Чугун был также известен греческим и римским металлургам четвертого и пятого веков г. до н.э.

Производство чугуна в Западной Европе относится к XIV веку, когда появились первые доменные печи (печи для плавки) для выплавки чугуна из руд ( см. МЕТАЛЛУРГИЯ ).Полученный чугун использовался либо для превращения в сталь в цвету ( см. КОНВЕРСИЯ БЛУМЕРЫ ), либо для изготовления различных конструктивных элементов, таких как колонны, и оружия, такого как пушки и пушечные ядра. В России производство чугуна датируется 16 веком. Он неуклонно расширялся, и ко времени правления Петра I Россия превзошла все остальные страны по производству чугуна, лишь отстая от западноевропейских стран столетие спустя.Развитие купольных печей ( см. ПЕЧЬ, CUPOLA ) во второй половине 18-го века привело к отделению литейных цехов от доменных цехов, то есть началось самостоятельное литье чугуна (на машиностроительных заводах). Ковкий чугун впервые был изготовлен в начале 19 века.

Легирование чугуна относится ко второй четверти 20-го века ( см. ЖЕЛЕЗНЫЙ СПЛАВ ). Легирование позволило значительно улучшить свойства чугуна и получить специальные чугуны, устойчивые к износу, коррозии и нагреву.Разработка методов получения инокулированного чугуна также относится к этому периоду. Инокулированный чугун с включениями сфер графита вместо обычных графитовых чешуек был получен в конце 40-х годов; такой чугун, называемый ковким чугуном, имеет значительно более высокую прочность (σ b ), до 500 меганьютон / м 2 (50 кгс / мм 2 ) в литом состоянии и 1200 меганьютон / м 2 (120 кгс / мм 2 ) после термообработки.Тип чугуна, известный как высокопрочный чугун, обладающий хорошими механическими свойствами, несмотря на присутствие графитовых чешуек, был получен в 1960-х годах в электрических печах из стального лома с добавлением карбюризатора ( см. IRON-CARBON). СПЛАВЫ ).

Классификация и свойства . Чугун, полученный в доменных печах, характеризуется как основной чугун, используемый для превращения в сталь, или литейный чугун, который служит основным компонентом шихты в чугунном литье.

Вплоть до 1970-х годов в доменных печах иногда производили зеркальный чугун, который содержит от 10 до 25 процентов марганца и используется в качестве раскислителя при производстве стали и некоторых специальных чугунов. Природные легированные чугуны изготавливаются из железных руд, содержащих хром, никель, титан и другие легирующие элементы. Различные критерии используются на чугунолитейных заводах при классификации чугуна, используемого при производстве отливок. Чугун классифицируется как серый, белый или пятнистый в зависимости от степени графитизации, которая определяет тип разрушения.Чугун также может быть классифицирован на основе графитовых включений, которые могут быть чешуйчатыми, сфероидальными (ковкий чугун), червеобразными или в форме розеток (ковкий чугун). В зависимости от природы металлической основы чугун может быть классифицирован как перлитный, ферритный, перлитно-ферритный, аустенитный, бейнитный или мартенситный. На основе использования проводится различие между конструкционными и специальными чугунами, а по химическому составу — между легированными и нелегированными чугунами.

СЕРЫЙ ЧЕРНЫЙ ЖЕЛЕЗ . 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 характеризуются стойкостью 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 для стали.Присутствие графита улучшает условия смазки при трении, что улучшает антифрикционные свойства.

Свойства серого чугуна зависят от структуры металлического основания, а также от типа, размера, количества и характера распределения включений графита. Перлитный серый чугун обладает высокой прочностью и используется для цилиндров, втулок и других напряженных деталей двигателей и блоков цилиндров. Серый чугун на ферритепарлитовой металлической основе используется для менее важных деталей.

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

ПЕРЕДНЕГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК . В пестром чугуне или пестром железе часть углерода находится в свободном состоянии в форме графита, а часть — в связанном состоянии в форме карбидов. Пестрое железо используется для производства изделий, работающих в условиях сухого трения (тормозные колодки), и износостойких деталей, таких как валковые, бумажные и мукомольные валы.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ЛИТЬЕ . Ковкий чугун изготавливается в виде чугунного литья, а затем подвергается отжигу, при котором происходит графитизация, что приводит к разложению цементита и образованию чешуйчатого графита. Ковкий чугун более устойчив к ударам и порезам, чем сталь, и удовлетворительно работает при низких температурах. Его механические свойства зависят от структуры металлического основания, а также от количества и плотности графитовых включений.В зависимости от типа термической обработки ковкий чугун может иметь ферритовую, ферритепарлитовую или перлитную металлическую основу. Ковкий чугун в виде гранулированного перлита обладает лучшими свойствами и может использоваться вместо литой или кованой стали. Ферритное ковкое железо используется, когда требуется высокая пластичность. Чтобы ускорить процесс графитизации при термообработке, податливое железо инокулируют теллуром, бором или магнием.

Ковкий чугун используется в основном для производства автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники.Существует тенденция, особенно в автомобильном производстве, заменить ковкий чугун на ковкий чугун на сфероидальный графит, чтобы обеспечить более сильные отливки, сократить время производства и улучшить конечный продукт.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ЛИТЕЙНЫЙ ЖЕЛЕЗ . Пластичное железо (также называемое чугуном с шаровидным графитом или железом с шаровидным графитом) характеризуется включениями сфероидального или почти сфероидального графита, полученными при инокуляции жидкого чугуна магнием, церием, иттрием, кальцием или некоторым другим элементом в чистом виде или в виде компонент сплава.Сфероидальный графит меньше всего ослабляет металлическую матрицу, что приводит к значительному улучшению механических свойств чугуна с перлитной или бейнитной структурой, свойства которого приближаются к свойствам углеродистых сталей. Высокая пластичность наблюдается для чистой ферритовой матрицы в литом или термообработанном состоянии.

Ковкий чугун обладает хорошими литейными и техническими свойствами, такими как текучесть, низкая линейная усадка и хорошая обрабатываемость при резании, но он аналогичен стали в отношении концентрированной объемной усадки.Он используется для замены литых и штампованных стальных деталей, таких как коленчатые валы двигателей и компрессоров, а также изделий из ковкого чугуна или обычного серого чугуна.

Ковкий чугун с включениями из вермикулярного графита, которые выглядят как утолщенные изогнутые пластины с закрученными краями под микроскопом, занимает промежуточное положение между чугуном со сфероидальным графитом и чугуном с графитовыми хлопьями. Он обладает хорошими техническими свойствами и обладает низкой объемной усадкой и высокой теплопроводностью, почти такой же, как у серого чугуна.Используется при строительстве дизельных двигателей и других видов техники.

ЛЕГКОВЫЕ ЛИТЬЕВЫЕ ЛЮДИ . Легирующие элементы, такие как никель, хром, медь, алюминий, титан, вольфрам, ванадий и молибден, добавляются в чугун для улучшения его прочностных и эксплуатационных характеристик или для придания особых свойств, таких как немагнитность, жаропрочность и устойчивость к износу, нагреву и коррозии. Марганец в количестве более 2 процентов и кремний в количестве более 4 процентов также рассматриваются как легирующие элементы.Чугунные литейные сплавы могут быть классифицированы в соответствии с содержанием основных легирующих элементов, например хрома, никеля или алюминиевого чугуна. Различают низколегированные чугуны с содержанием легирующих элементов менее 2,5%, среднелегированные чугуны с 2,5-10% легирующими элементами и высоколегированные чугуны с более 10% легирования элементы. Низколегированные чугуны находятся в матрице перлита или бейнита, среднелегированные чугуны обычно находятся в матрице мартенсита, а высоколегированные чугуны преимущественно в матрице аустенита или феррита.

Чугун с 5-7% кремния (Silals) используется в качестве термостойких материалов. Чугун с 12-18 процентами кремния (ферросилиды) проявляет высокую коррозионную стойкость в растворах солей, кислот (кроме соляной кислоты) и щелочей. Такие чугуны, легированные молибденом (антихлор), обладают высокой устойчивостью к соляной кислоте. Из всех известных чугунов чугун с 19-25 процентами алюминия (чугал или алюминиевый чугун) имеет самую высокую термостойкость на воздухе и в серосодержащих средах.Наиболее распространенные износостойкие чугуны легированы с содержанием хрома до 2,5% и никеля до 6% (чугуны Никхарда). В качестве стойких к коррозии и высокотемпературных материалов используются аустенитные никелевые чугуны, легированные марганцем, медью и хромом (сплавы Ni-Resist).

Маркировка чугунов . Принятая в СССР система маркировки чугунов использует буквы и цифры. Буквы обозначают основное предназначение изделия из железа: P для основного чугуна, используемого в кислородном конвертере и мартеновском производстве, и L для литейного чугуна, используемого для литья чугуна.Литейное коксохимическое железо обозначено как LK, а железо, произведенное с использованием древесного угля, обозначено как LD. Содержание кремния уменьшается с увеличением числа; например, LK5 содержит меньше кремния, чем LK4. Каждая марка чугуна, в зависимости от содержания в ней марганца, фосфора и серы, размещается соответственно в группу, класс и категорию. Чугуны для литейного производства, как правило, обозначаются буквами, обозначающими основной тип или предполагаемое использование чугуна: СЧ обозначает серый чугун, ВЧ обозначает ковкий чугун, а КЧ обозначает ковкий чугун.Антифрикционные чугуны обозначаются буквой А, помещенной в начале, например, АСЧ, АВЧ и АКЧ.

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

Марка из легированного чугуна обозначается буквой, обозначающей легирующие элементы, и цифрой непосредственно после каждой буквы, указывающей среднее содержание данного легирующего элемента. Когда содержание легирующего элемента составляет менее 1,0 процента, цифры после соответствующей буквы опускаются. Произвольная система символов для химических элементов такая же, как и для стали ( см. СТАЛЬ ). 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 Sh, например, ЧН19Х4Ш.

Чугун в искусстве . Чугун использовался в художественных изделиях со времен средневековья; например, замечательная, ныне утраченная скульптура льва весом 100 тонн была отлита в Китае в десятом веке г. до н.э. г. Чугунная скульптура появилась в Германии в 15 веке и впоследствии в других европейских странах; оно появилось в России в конце 17 века.Производство предметов из чугуна стало широко распространенным (парковая скульптура, мемориалы, заборы, стены и садовая мебель). В 20-м веке литье предметов из чугуна почти так же широко распространено, как литье из бронзы, поскольку чугунные предметы, хотя и более массивные и характеризуются выразительностью тяжелого веса и приглушенных тонов, производятся дешевле.

Чугун используется для различных целей в архитектуре (начиная с конца 18 века). Использование чугунных конструктивных элементов было характерно для архитектуры 19 века (эпоха чугуна).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Гиршович Н.Г. Чугунное Лите . Ленинград-Москва, 1949.
Гиршович, Н. Г. Кристаллизация и своеобразие чугуна в отливках . Москва-Ленинград, 1966.
Бунин К.П., Я. Н. Малиночка и Ю. Н. Таран. Основы металлографии чугуна . М., 1969.

Б.С. М ИЛЬМАН , Э.В. К ОВАЛЕВИЧ и В.Т. С ОЛЕНКОВ

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.