Чугун: характеристики и свойства, 5 разновидностей, методы производства и области применения.

Как отличить алюминий от чугуна

Используя магнит, можно выявить различия даже с алюминием. Этот металл обладает настолько слабой магнитной реакцией, что на повседневном уровне это не ощущается. Поэтому, если материал проявляет хотя бы минимальные магнитные свойства, можно с уверенностью сказать, что это точно не алюминий.

Есть и другие варианты, как понять разницу:

• Внешний вид. Изделия из алюминия гладкие, светлые, с блестящей поверхностью. Напротив, чугун черный, шершавый, характеризуется наличием пористости.
• Одинаковые по размеру предметы будут весить по-разному. Вес кубометра алюминия – 2700 килограмм. Аналогичный объем чугунного лома – 7000 килограмм. Разница более чем 2.5 раза.
• Физическое воздействие. Алюминиевый лист легко согнуть. На поверхности такого материала остаются вмятины после удара. Чугун же согнуть не получится, а при сильном ударе он не деформируется, а расколется.
• Если оставить изделие из алюминия на открытом воздухе, оно быстро покроется тонкой оксидной пленкой, которая не пропускает через себя газы.

Состав литейного чугуна

Химический состав литейного чугуна сказывается на качестве отливок. Очень большое влияние оказывает углерод, который содержится в чугуне в виде графита, карбида, углерода закала. Когда много графита он разрыхляет чугун, придает мягкость. Когда графита более 2,5%понижается прочность и вязкость металла. Соответственно сплав будет непригоден к отливке. Кремний производит вытеснение углерода из соединения с железом, в результате такой реакции выделяется графит. Высокое содержание кремния препятствует насыщению углерода. Литейный чугун состав которого включает марганец ,получает часть своих свойств благодаря этому включению. Так марганец повышает степень твердости, но придает хрупкость отливке, поэтому считается ненужной примесью. Но, данный элемент защищает железо и другие примеси от окисления.

Химический состав литейного чугуна включает также фосфор, который играет особую роль в придании сплаву определенных качества и свойств. Он придает чугуну особую твердость, уменьшая при этом упругость и ненужную вязкость. Чтобы чугун был с достаточно хорошей прочностью, необходимо не более 0,3% фосфора. Фосфор увеличивает хорошую плавкость чугуну, что позволяет точнее подчеркнуть формы при заливке и застывании придать более гладкую поверхность. Сера препятствует насыщению углерода, а также замедляет выделение графита.

Чугун ковкий

В структуре ковкого чугуна графит имеет хлопьевидную форму. Такой графит называют углеродом отжига. По сравнению с серым чугуном ковкий чугун обладает более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью. Свое название он получил потому, что имеет повышенную пластичность. Ковке в прямом понимании этого слова чугун не подвергается.

Процесс получения отливок из ковкого чугуна включает две стадии: изготовление фасонных отливок из белого чугуна и отжиг полученных отливок с целью графитизации цементита. При отжиге происходит разложение цементита белого чугуна с образованием графита хлопьевидной формы. В результате этого хрупкие и твердые отливки становятся пластичными и более мягкими. В зависимости от условий и режима отжига структура чугуна может иметь ферритную (Ф), перлитную (П) и ферритно-перлитную металлическую основу. Наибольшее распространение получил пластичный ферритный ковкий чугун. Отжиг ковкого чугуна-весьма продолжительный процесс, занимающий 70-80 ч. Однако его можно ускорить путем закалки отливок из белого чугуна перед графитизацией, а также модифицированием чугуна алюминием, бором, висмутом или титаном. Существуют и другие способы ускорения процесса отжига. Использование указанных способов позволяет сократить продолжительность отжига до 35-40 ч.

Таблица 2. Чугуны ковкие, их основные свойства и применение

Марка	НВ	Свойства и применение
КЧ 35-10 КЧ37-12	160	Чугуны ферритного класса используют для производства деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках (картеров, редукторов, ступиц, крюков, скоб, задних мостов, кронштейнов)
КЧ 30-6 КЧ 33-8	160	Для изготовления менее ответственных деталей (хомутов, гаек, вентилей, деталей сельскохозяйственных машин, глушителей, фланцев, муфт, тормозных деталей, педалей, гаечных ключей, колодок, кронштейнов)
КЧ 45-7	203	Ковкие чугуны перлитного класса марок обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошими антифрикционными свойствами. Из них получают вилки карданных валов, шестерни, червячные колеса, поршни, подшипники, звенья и ролики конвейерных цепей, втулки, муфты, тормозные колодки, коленчатые валы
КЧ 50-5	226
КЧ 55-4	236
КЧ 60-3	264
КЧ 65-3	264
КЧ 70-2	280
КЧ 80-1,5	314

По ГОСТ 1215-79 маркируется ковкий чугун по тому же принципу, что и высокопрочный. Например, марка чугуна КЧ 33-8 означает, что данный чугун имеет предел прочности σв = 32.4 Н/мм 2 (33 кгс/мм 2 ) и относительное удлинение δ =8 %.

Отливки из ковкого чугуна можно получить с сечением до 55 мм. При большем сечении в сердцевине отливок образуется пластинчатый графит и чугун становится не пригодным для отжига. В машиностроении чаще применяют высокопрочный чугун, который получают при менее сложных и более дешевых технологических процессах, чем процессы производства ковкого чугуна.

Основные свойства ковкого чугуна и его применение приведены в таблице 2.

Состав и структура металла

Производство чугуна и стали — важная отрасль в жизни страны. И для начала мы поговорим про состав первого металла.

Чугун делают из железосодержащей руды. После производства чугун имеет следующий состав:

• Железо, в состав которого входит углерод.
• Марганцевую примесь.
• Серную примесь.
• Фосфорную примесь.
• Кремневую примесь.

Процентное содержание углерода в чугуне составляет примерно 2,14%.

Чугун бывает несколько видов: белый и серый. Каждый вид имеет индивидуальный состав и структуру.

Данное видео расскажет о составе чугуна и стали, а также нюансах их производства:

Белый вид

Благодаря особенностям состава белый чугун имеет светлый оттенок. Рассмотрим состав белого чугуна:

• Цементит (в этом состоянии здесь находится углерод).
• Перлит.
• Ледебурит.
• Кремний.
• Фосфор.
• Марганец.
• Сера.

Серый вид

В составе серого чугуна отсутствует один компонент (ледебурит). Серый чугун состоит из:

• Графита (в этом виде здесь представлена некоторая часть углерода).
• Перлита.
• Кремния.
• Фосфора.
• Марганца.
• Серы.

Углерод и иные компоненты

• Самый главный элемент в чугуне, конечно же, углерод. В зависимости от его количественного содержания получается материал различного сорта.
• После углерода, на втором месте стоит кремний. Его процентное содержание влияет на мягкость, текучесть и литейный свойства материала.
• Благодаря такому элементу, как марганец, чугун приобретает прочность.
• Наличие фосфора в материале делает его способным быстро образовывать трещины в холодных отливках. Кроме этого, эта примесь существенно снижает механические свойства чугуна. Из-за фосфора чугун получается твердым и очень прочным. Но такой чугун не используют для производства деталей, от которых требуется повышенная прочность.
• Самое вредная примесь – это сера. Ее наличие отрицательно влияет на тугоплавкость и жидкотекучесть материала.

Если разломить белый и серый чугун, то можно увидеть совершенно разные структуры. Визуально структуру серого чугуна можно представить в виде металлической матрицы с кристаллами графита. Матрица может иметь совершенно разный вид. Различают:

• Ферритный вид (в составе структуры нет связанного углерода).
• Феррито-перлитный вид (есть связанный углерод в количестве до 0,8%).
• Перлитный вид (количество углерода 0,8%).

На структуры влияет температура. В случае быстрого охлаждения получается перлитная структура, а в случае медленного – ферритная.

Графит

В зависимости от формы графита различают:

• Ковкий чугун (кристаллы графита имеют хлопьевидную форму).
• Высокопрочный чугун (кристаллы графита имеют сферическую форму).
• Обыкновенный серый чугун (графит имеет пластинчатую форму).

Графит может включаться в структуру серого чугуна различным способом. В зависимости от этого чугун бывает:

• С гнездообразной структурой.
• С игольчатой структурой.
• С пластинчатой прямолинейной структурой.
• С пластинчатой завихренной структурой.

Если сравнивать между собой белый и серый чугун, то наиболее применяемым является серый. Белый чугун проблематично порезать, он трудно отливается. К тому же ему свойственны твердость и хрупкость.

Химический состав

Чугуны могут изготавливаться по назначению. В зависимости от назначения и определенного химического состава, чугуны бывают:

1. Высокопрочные. Высокопрочный чугун получают путем введения в серый чугун (состояние жидкое) специальных добавок. Его используют для очень ответственных деталей. Высокопрочным чугуном часто заменяют сталь.
2. Ковкие. Ковкий чугун получают из белого. Для производства применяют термообработку. Ковкий чугун обладает хорошей вязкостью, высокой пластичностью, повышенным сопротивлениям к ударам и растяжением.
3. Легированные. Легированный чугун содержит практически все элементы. То есть в его состав входит титан, хром, никель, сера. Материал отличается износостойкостью, твердостью и прочностью. Такой вид чугунов преимущественно используют для производства деталей машин с высокими механическими свойствами. В зависимости от преобладающего элемента чугуны бывают никелевые, хромистые и титановые.
4. Специальные (ферросплавы). В специальном чугуне присутствует высокое содержание нескольких элементов: это кремний и марганец. Такие чугуны в основном идут для плавки стали и позволяют удалить из стали вредную примесь (кислород).

Далее рассмотрены литейное, доменное и иные процессы в производстве чугуна, а также указаны исходные материалы для этого.

О производстве чугуна и стали расскажет данный видеоролик:

Примечания

1. ↑ 12 Начало чугунолитейного производства
2. Китайские монеты
3. Археологи нашли на Куликовом поле золотоордынский котел 14 века
4. Терехова Н. Н. Технология чугунолитейного производства у древних монголов
5. Из чего отливают колокола
6. История огнестрельного оружия с древнейших времён до 20 века
7. Артиллерийское орудие (история изобретения)
8. Про царскую артиллерию и литьё пушек
9. Причины завоевания Китая маньчжурами
10. Хулишан крепость
11. История паровоза
12. Чугунок для русской печи
13. Доменная революция
14. Викторианский и георгианский стиль и каминное оформление
15. Подземный Лондон: Водопровод и канализация
16. Мировое производство чугуна за 2009 год снизилось на 3,2 %
17. В мире растет производство чугуна

Разновидности ковкого чугуна

Технология отжига и состав микроструктуры металла определяют какой получится ковкий чугун – перлитного или ферритного класса. Различают промежуточный ферритно-перлитный класс.

Ферритный класс чугуна

По описанной выше технологии получают ковкие ферритные чугуны. Микроструктура такого сплава – это феррит (железо) с округлёнными, изолированными включениями графита. На изломе деталь из ферритного сплава чёрная и бархатистая.

Ферритно-перлитный чугун

Металл с перлито-ферритным строением, в котором графитизировалось меньшее количество углерода и сохранилась перлитная составляющая.

Получение перлитно-ферритного ковкого чугуна выполняется путём повышения содержания в металле легирующих элементов, которые препятствуют графитизации. К ним относятся Мn, Сr, Мо, но чаще всего марганец. И снижение содержания углерода и кремния – элементов, способствующих графитизации перлита.

Чтобы получить перлитно-ферритный ковкий чугун, следует уменьшить время выдержки в стадии отжига №3 и ускорить охлаждение.

Перлитный класс чугуна

Для получения перлитного строения, отливки засыпают порошком из смеси железной руды и металлической окалины. Под воздействием высокой температуры и окисленной железной руды поверхность металла постепенно обезуглероживается. Заготовки из этого сплава выглядят на изломе серебристыми или белыми.

Такой металл имеет неравномерное строение и макроструктуру. В центре слитка в нём больше перлитной составляющей. Ближе к краям количество углерода отжига сокращается и увеличивается количество феррита.

Высокопрочный чугун применение

На машиностроительных заводах производят в основном ферритный ковкий чугун, и в крайне незначительном количестве перлитный, при всем при том, что последний и обладает высокрй прочностью, износостойкостью, хорошо работает в условиях повышенных температур, обладает высокой усталостной прочностью, хорошо гасит вибрации и т. %

Существенной особенностью чугуна является то, что он применяется для изготовления как маленьких деталей весом в несколько сот граммов (например, поршневых колец), так и очень крупнейших деталей весом до 150 т в одной отливке (например, шаботы ковочных молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов ); как подробностей с низкими стенами (до 1000 мм), так и подробностей, обладающих высокие стенки (3 — 5 мм). Подробности могут применяться как в литом состоянии, так и после соответствующей тепловой обработки.

Высокопрочный чугун – это чугун, в котором графит имеет шаровидную фигуру. Повышение крепости и пластичности чугуна достигается модифицированием, обеспечивающим получение глобулярного (сфероидального ) графита вместо пластинчатого. Поверхность графита сфероидальной формы имеет меньшее касательство к объему и определяет наибольшую сплошность металлической основы и прочность чугуна. Такая форма графита получается при присадках в жидкий чугун магния (М) или церия (Се).

Из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом изготавливают отливки развесом от десятых долей килограмма до нескольких десятков тонн. Свойства ВЧШГ очень различны, поэтому высокопрочный чугун применяется: взамен серого чугуна — для удлинения срока службы отливок (изложниц, прокатных валков, поршней, поршневых колец и др.); взамен стали — с целью упрощения и удешевления производства, сокращения числа металла и рационализации конструкции отливок (коленчатых валов, траверс, шестеренок и др.); взамен цветных сплавов — целью сокращения расхода дефицитных металлов и снижения стоимости автомобилей.

Несмотря на то, что серый чугун легче обрабатывается резанием, есть отдельные трудности: при обработке выделяется внушительное количество теплоты. Именно поэтому на твердосплавные пластины для обработки чугуна наносится достаточно низкое многослойное покрытие (около 20 мкм), содержащее в себя слой оксида алюминия (Al 2 O 3). Al 2 O 3 отстаивает основу твердосплавной пластины от перегрева, кроме того, оксид алюминия весьма химически стабилен: он не вступает в реакцию с чугуном, что позволяет избежать химического износа пластины. Твердосплавные пластины с подобным покрытием делают на скоростях резания 300 — 450 м/мин.

Для равномерного распределения нагрузки между раструбом и толкателем вставляется компрессионное тонкое деревянное кольцо из мягких пород дерева, играющее роль подушки. Труба производится стандартной длины 5 м и располагает средние для данного образа соединений показатели расчетного давления. При прокладке труба проталкивается толстым краем вперед, что позволяет обломкам породы во время проходки трубы постепенно миновать раструб соединения FASTITE. Внутреннее цементно — песчаное покрытие является шаблонным для труб МТ, GS и неподвижных соединений. Трубы ВЧШГ поставляются американскими компаниями и с остальными наружными и внутренними покрытиями, соответственными характерным условиям эксплуатации.

По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями сплошности (пустотами ) в металлической основе, и чугун можно рассматривать, подобно стали, пронизанную включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. Совместно с тем наличие графита определяет и ряд преимуществ чугуна: хорошая жидкотекучесть и малая усадка; хорошая обрабатываемость резанием (графит делает стружку ломкой); высокие демпфирующие свойства; антифрикционные свойства и др.

его применение может оказаться экономически эффективным, если же температура в зоне резания будет оставаться ниже 700° С . Для этого выбирается инструмент с нулевым наклоном режущей кромки и тыльным углом 7°, сама колющая кромка должна быть тонкой, любая фаска увеличивает сопротивление, а значит и выделение тепла. Обязателен подвод СОЖ через инструмент, а также обильный наружный подвод СОЖ. Рекомендуемые режимы резания для серого чугуна: скорость резания 150 м/мин, подача 0, 12 мм/об и глубина резания 0, 25 мм. При этом достигается поразительная стойкость.

Похожие посты:

• Подвесной подшипник зил
• Подшипник генератора 2110
• Нержавеющий швеллер
• Выжимной подшипник ваз
• Подшипник первичного вала кпп…

Награды дипломы плакетки гравировка.

Чем они различаются

Углеродные компоненты придают молекулярному строению прочность и твердость. При этом повышается хрупкость изделий при нагревании, ударах и вибрационных нагрузках. Пластичный материал легко выдерживает подобные виды воздействий.

Главным отличием чугуна от стали считается содержание углерода. Сплавы допустимо легировать одними и теми же металлами. Однако результаты при этом получаются разными. Это связано с отличиями в решетках карбидов.

Состав и микроструктура

При изготовлении стали соединяют железо, углерод и примеси. Причем количество углерода в составе должно быть не больше 2 %, а содержание железа – не меньше 45 %. Остальной процент приходится на легирующие вещества – они используются для связывания смеси. К таким компонентам относят хром, никель, молибден.

За счет наличия углерода железо становится более прочным и приобретает нужную твердость. Без него масса получилась бы вязкой и пластичной.

Чугун тоже делают из железа и углерода. Однако количество второго компонента в смеси превышает 2 %. Помимо этого, в состав чугуна тоже вводят постоянные примеси. К ним относят фосфор, серу, кремний, марганец, а также легирующие вещества.

Производство

В производственных условиях определить вид металла можно такими способами:

1. По излому – этот визуальный метод применяют для деталей, которые идут в лом или используются как заготовки. На чугунном сломе заметен матовый темно-серый цвет. При этом трещины, которые образуются, обладают выраженным строением. Стальные изделия являются более светлыми и обладают глянцевой поверхностью.
2. Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
3. Шлифовка – в результате прохождения шлифовальной машинкой стальная поверхность покрывается большим количеством желтых и белых искр. У чугуна меньше искр. К тому же они короче и имеют красноватый оттенок.

Характеристики

Выявить отличия между заготовками, которые можно обрабатывать, удается по визуальным признакам. На сломе чугунных изделий виден темно-серый оттенок с матовой поверхностью. При этом сталь обладает более светлым окрасом и глянцевой текстурой.

На внешний вид металла влияет количество углеродистых компонентов. Их удается отличить по типу трещин. Для высокоуглеродистых стальных поверхностей характерны дефекты в форме раскола. Если изделие изготовлено из низкоуглеродистого сплава, трещины напоминают пластичный разрыв.

Отличия между металлами заключаются и в технических характеристиках. Сталь отличается такими свойствами:

• плотность – 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр;
• температура плавления – 1450-1520 градусов;
• прочность, износостойкость, твердость;
• стойкость к деформации;
• высокая пластичность – это помогает обрабатывать металл разными способами;
• возможность повышения качества материала с помощью закаливания;
• возможность улучшения свойств сплава при помощи введения легирующих добавок.

Чугун – это тоже сплав железа с углеродом. Однако содержание второго компонента в нем выше. Это же касается и дополнительных компонентов. Потому чугун считается более хрупким материалом – он легко разрушается.

Прочность

Сталь прочнее по сравнению с чугуном. Она крепче за счет своей структуры. Повышенное содержание углерода в чугуне делает его более хрупким и менее пластичным.

Содержание углерода

Сталь отличается от чугуна по содержанию углерода. Количество этого компонента в металле не превышает 2 %. В чугуне объем углерода обычно составляет больше 2,14 %, но меньше 4,5 %.

Сфера применения

Чугун считается литейным материалом. Его используют для изготовления простой посуды, корпусов станков, массивных труб. Также из металла делают большие объекты простой конфигурации. Из стали изготавливают детали разных размеров и сложности, поскольку для этого используют ковку, волочение, штамповку, прокатывание. Также для этого металла допустимо применять и другие методы обработки.

Мнение эксперта

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

Если возникает вопрос, из чего сделана арматура, не стоит сомневаться – это сталь. Если интересует состав большого казана, можно с уверенностью сказать, что он сделан из чугуна. При этом корпус двигателя или коленчатого вала может быть сделан их любого металла. Потому в данном случае нужно прибегнуть к методам распознавания.

Гашение вибрации

При выборе литейного материала следует учитывать демпфирующие свойства, так как отсутствие демпфирующей способности может привести к избыточной вибрации и шуму. В зависимости от того, где используется материал, эффективное демпфирование будет способствовать более надежной и долговечной работе.

Графитовые структуры в чугуне, особенно чешуйчатые образования в сером чугуне, очень хороши для поглощения вибрации. Это делает чугун идеальным выбором для блоков двигателя, корпусов цилиндров и станины, а также для других областей применения, где важны прочность и долговечность. Снижение вибрации помогает минимизировать напряжение и предотвратить износ движущихся частей.

Серый чугун

Серый чугун — это сплав системы Fe-C-Si, содержащий в качестве примесей марганец, фосфор и серу. Углерод в серых чугунах преимущественно представлен в виде пластинчатого графита. 

Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термической обработки. Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размера включений графита. Металлическая матрица чугунов по своим свойствам близка к свойствам стали. Графит, имеющий низкую прочность, снижает прочность чугуна. Чем меньше включений графита и чем выше их дисперсность, тем выше прочность чугуна. Включения графита вызывают снижение предела прочности чугуна. На прочность на сжатие и твердость чугуна практически не влияют частицы графита. Свойство графита образовывать смазочные пленки приводит к снижению коэффициента трения и увеличению износостойкости изделий из серого чугуна. Графит улучшает обрабатываемость.        

Согласно ГОСТ 1412-85, серый чугун обозначается буквами «С» — серый и «CH» — чугун. Цифра после буквенного обозначения указывает на средний предел прочности чугуна на разрыв. Например, СЧ 20 — серый чугун, предел прочности 200 МПа.  

По своим свойствам серый чугун условно можно разделить на следующие группы:

• ферритные и ферритно-перлитные чугуны (марки СЧ 10, СЧ 15) используются для изготовления неотзывчивых ненагруженных деталей машин;    
• чугуны перлитные (марки СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30) используются для изготовления износостойких деталей, работающих в условиях высоких нагрузок: поршней, цилиндров, блоков цилиндров;  
• модифицированные чугуны (марки СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45) получают добавлением ферросилициевых добавок перед заливкой в ​​жидкий серый чугун; такие чугуны имеют перлитную металлическую матрицу с небольшим количеством изолированных графитовых пластин.  

Чугун с уплотненным графитом отличается от серого чугуна более высокой прочностью, повышенной теплопроводностью. Этот материал перспективен для изготовления ответственных отливок, работающих в условиях теплообмена (блоки цилиндров, поршневые кольца).    

Вермикулярный графит получают обработкой расплава серого чугуна лигатурами, содержащими редкоземельные металлы (РЗМ) и силикобарий.

Модификация серого чугуна магнием, а затем ферросилицием позволяет получить магниевый чугун (SMC), который имеет прочность стального литья и высокие литейные свойства серого чугуна. Применяется для изготовления деталей, подверженных ударам, переменным нагрузкам и интенсивному износу, например, коленчатых валов легковых автомобилей.     

Свойства белого чугуна

Любой чугунный сплав, с одной стороны, очень прочный, но в то же время обладает достаточной хрупкостью. Поэтому в качестве основных положительных свойств белого чугуна можно выделить:

• Высокую твёрдость. Это значительно затрудняет обработку деталей, в частности, резанием.
• Очень высокое удельное сопротивление.
• Отличную износостойкость.
• Хорошую стойкость к повышенному тепловому воздействию.
• Достаточную коррозийную стойкость, в том числе, к различным кислотам.

Белые чугуны, с пониженным процентом углерода, обладают большей устойчивостью к высоким температурам. Это свойство используется для снижения количества трещин в отливках.

Внешний вид белого чугуна

К недостаткам следует отнести:

• Низкие литейные свойства. Он имеет плохое заполнение отливочных форм. Во время заливки могут образовываться внутренние трещины.
• Повышенная хрупкость.
• Плохая обрабатываемость самих отливок и деталей из белого чугуна.
• Большая усадка, которая может достигать 2%.
• Низкая стойкость к ударным воздействиям.

Ещё одним недостатком является плохая свариваемость. Проблемы в сварке деталей из подобного материала вызваны тем, что в момент сварки происходит образование трещин, как при нагреве, так и при охлаждении.

Разновидности чугунов

Сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % С, называются чугунами. В отличие от стали чугуны имеют более высокое содержание углерода, заканчивают кристаллизацию образованием эвтектики, обладают низкой способностью к пластической деформации и высокими литейными свойствами. Их технологические свойства обусловлены наличием эвтектики в структуре. Стоимость чугунов ниже стоимости стали.

Чугуны выплавляют в доменных печах, вагранках и электропечах.

Выплавляемые в доменных печах чугуны бывают передельными, специальными (ферросплавы) и литейными. Передельные и специальные чугуны используют для последующей выплавкистали и чугуна. В вагранках и электропечах переплавляют литейные чугуны. Около 20 % всего выплавляемого чугуна используют для изготовления литья. В литейном чугуне обычно содержится не более 4,0 % С. Кроме углерода обязательно присутствуют при­меси S, P, Mn, Si причем в значительно большем количестве, чем в углеродистой стали.

В зависимости от формы выделения углерода различают сле­дующие виды чугунов.

1. Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3С. Чугун в изломе имеет белый цвет и характерный блеск.
2. Половинчатый чугун, в котором основное количество угле­рода (более 0,8%) находится в виде цементита. Чугун имеет структуру перлита, ледебурита и пластинчатого графита.
3. Серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в связанном состоянии в виде цементита со­ставляет не более 0,8 %.
4. Чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого чугуна. Отбеленный слой получают в толстостенных мас­сивных деталях при литье их в металлические формы. По мере удаления от поверхности вследствие уменьшения скорости охла­ждения структура белом чугуна постепенно переходит в структу­ру серого. Чугун поверхностного слоя в микроструктуре содержит много твердого и хрупкого цементита, который хорошо сопротив­ляется износу. Поэтому чугуны с отбеленной поверхностью ис­пользуют для деталей с высокой износостойкостью, для валков прокатных станов, мукомольных валов, вагонных колес с отбе­ленным ободом, лемехов плугов с отбеленным носком и лезвием. Отбел может достигаться путем местного увеличения скорости охлаждения за счет установки в литейную форму холодильников в виде металлических вставок.
5. Высокопрочные чугуны, в которых графит имеет шаровид­ную форму.
6. Ковкие чугуны, в которых углерод находится в виде хлопь­евидного графита, получаются из белых чугунов путем отжига.

Как отличить чугун от стали в домашних условиях

Развитие промышленности и создание синтетических материалов не способно умалить достоинства и преимущества традиционных материалов. К таким можно отнести чугун и сталь. Это одни из самых старых знакомых сплавов для человеческой цивилизации. Технология ремонтных и конструкторских работ зачастую включает в себя различные виды обработки. Это может быть:

• механическая
• химическая
• термическая
• электролитическая
• плазменная и другие виды обработки.

Несмотря на тот факт, что чугун и сталь отличаются друг от друга мизерной разницей содержания углерода, способы и методы воздействия факторов на эти сплавы разнятся и требуют разных способов одного и того же метода влияния на форму и структуру металла.

Факторы, влияющие на обработку стали и чугуна

Для того что бы не потратить деньги и ресурсы на ветер, очень важно знать как определить чугун или сталь

• Выбор сварочного электрода
• угол заточки сверла
• режим сверления и фрезерования

Это не все факторы, которые способны усложнить жизнь и труд человека, неправильно определившего тип металла. Снижение механических, прочностных и нарушение гарантированных межремонтных интервалов куда большее зло, способное нанести ущерб производству и бюджету в случае ошибки.

Визуальное определение

Как же можно отличить чугун от стали визуально, не прибегая к разрушающим методам контроля.

Если стоит вопрос о сварке треснутого участка детали или даже отвалившегося куска, то есть возможность исследовать слом или структуру трещины.

Металл на сломе чугунной детали наверняка будет темно-серого цвета с матовой поверхностью. При тех же условиях излом стали будет иметь светло-серый, практически белый цвет, с глянцевым блеском.

По поверхностным дефектам можно выделить только чугун, который заливался в форму при низкой температуре, не обрабатывался позже и не наносился декоративный лакокрасочный слой. На таком изделии заметны полусферические мелкие зерна, образованные вследствие не пролива из-за низкой температуры.

Не забывайте о правильном визуальном методе определения материала. Советские, современные и зарубежные ГОСТы предполагают наличие маркировки материалов на всех литых изделиях. На отечественном литье значки СЧ, ВЧ, КЧ – перед вами чугунное литье. Л45, 45ХЛ, 110Г2С – говорит об использовании стального литья для данного элемента.

Механическое определение с помощью сверления

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом по качеству и визуально очень напоминает стальные изделия. Осуществить проверку изделия разорвав его на разрывной машине, не совсем оправдано и разумно.

Для этого можно выбрать не работающий, незаметный участок на изделии и просверлить его не на всю глубину сверлом минимального диаметра. Структура чугуна такова, что стружка не способна сформироваться в витой вьюн. Вкрапления графита, даже если они не видны, крошат стружку на этапе ее формирования.

Стальная стружка способна образовывать вьюн больше длины самого сверла, не рассыпается в руках. При быстрых оборотах она имеет цвет побежалости на поверхности.

Механическое определение с помощью шлифования

Можно подойти к вопросу определения материала используя болгарку (угловую шлифовальную машинку). Как и предыдущем способе выбираем участок который не является плоскостью трения, контактной площадкой или другим важным конструкторским элементом. Включенной машинкой соприкасаемся с исследуемой поверхностью и следим за формой и цветом искр.

В чугунных изделиях это будет короткая искра с красноватым оттенком на звездочке в конце трека.

В металлических изделиях сноп искр будет сравнительно больший, треки длиннее, а искры ослепительно белого или желтого цвета.

В данном материале не рассматриваются экзотические для домашнего пользования методы:

• спектрального анализа
• микроскопического анализа
• взвешивания и определения объема.

Но для домашних нужд вышеуказанных способов более чем достаточно. Независимо от метода и способа определения материала старайтесь использовать схемы, чертежи и прочую информацию к вашему агрегату или изделию. Количество информации во всемирной паутине зашкаливает и способно добраться в самый отдаленный уголок цеха или гаража.

Производство чугуна

Зачатки черной металлургии человек освоили уже во II-ом тысячелетии до н. э. Для получения стали. Но доменные печи появились в Европе только в XIV — XV веках. Чугун был получен как побочный ненужный продукт.

Оценили, когда обратили внимание на выдающиеся литейные качества. Удобен для изготовления пушек-ядер, да и сталь из него получать удобнее.. До России технология осмысленно дошла в XVII веке

Случилось это при Петре I, когда искали материал для оружия.

До России технология осмысленно дошла в XVII веке. Случилось это при Петре I, когда искали материал для оружия.

В качестве сырья обычно используются железняки. Наибольший выход получается из магнитного и красного, обильно содержащие Fe.

Для поддержания температуры используется кокс. Воздух для горения подается принудительно. Флюс (известняк) предназначен для снабжения углекислым газом. Основная реакция:

Восстановленное Fe опускается в горн, где насыщается углеродом. Цикл работы печи – непрерывный.

Примечания

1. ↑ 12 Вегман и др., 2004, с. 41.
2. Начало чугунолитейного производства
3. Карабасов и др., 2012, с. 54.
4. Вегман и др., 2004, с. 39.
5. Numismatic Legacy of Wang Mang, AD9-23 by Henz Hratzer, A.M.Fishman, 2021. 中国古钱大集 华光普 着 甲册 2008年版. 五銖圖考 杜维善 着 下册 2009年版
6. Китайские монеты
7. Археологи нашли на Куликовом поле золотоордынский котел 14 века
8. Терехова Н. Н. Технология чугунолитейного производства у древних монголов
9. Из чего отливают колокола
10. ↑ 12345678 Чугун / Мильман Б. С., Ковалевич Е. В., Соленков В. Т. // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 248—249. — (Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).
11. ↑ 12 Коротич, 2000, с. 178.
12. История огнестрельного оружия с древнейших времён до 20 века
13. Артиллерийское орудие (история изобретения)
14. Про царскую артиллерию и литьё пушек
15. Вегман и др., 2004, с. 40.
16. История паровоза
17. Чугунок для русской печи
18. Вегман и др., 2004, с. 51—52.
19. Вегман и др., 2004, с. 53.
20. Карабасов и др., 2011, с. 138—140, 144—153.
21. Л. Г. Бескровный. Армия и флот в XVIII веке.. — М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1958. — С. 361. — 662 с.
22. Доменная революция
23. Викторианский и георгианский стиль и каминное оформление (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 октября 2021. Архивировано 15 октября 2021 года.
24. А. Н. Граблёв. Машины и технология литейного производства. — М.: МГИУ, 2010. — С. 14. — 228 с. — ISBN 978-5-2760-1857-7.
25. Подземный Лондон: Водопровод и канализация
26. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245, 253.
27. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 246.
28. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245.
29. Ленин. Империализм, как высшая стадия капитализма, гл. 7.
30. Мировое производство чугуна за 2009 год снизилось на 3,2 % (недоступная ссылка)
31. В мире растет производство чугуна.

Что лучше чугун или сталь?

Выбор между чугуном и сталью зависит от конкретного применения и требований к материалу. Оба материала имеют свои преимущества и недостатки, и выбор будет зависеть от вашего предпочтения, бюджета, функциональности и внешнего вида. Вот некоторые аспекты для сравнения:

Чугун:

Преимущества чугуна:

• Высокая теплоемкость: Чугун обладает высокой теплоемкостью, что означает, что он может долго сохранять тепло и равномерно распределять его.
• Эстетический вид: Чугунные предметы обычно имеют классический и уникальный вид, что может придать особый характер интерьеру.
• Прочность: Чугун отличается хорошей прочностью и долговечностью.

Недостатки чугуна:

• Тяжесть: Чугунные изделия обычно тяжелые, что может усложнить их установку и перемещение.
• Уязвимость к ударам: Чугун может быть более хрупким по сравнению с некоторыми другими материалами и может быть более уязвим к механическим повреждениям.

Сталь:

Преимущества стали:

• Легкость: Стальные изделия обычно легче чугунных, что упрощает их транспортировку и установку.
• Прочность и устойчивость к ударам: Сталь обычно менее хрупкая и более устойчива к ударам по сравнению с чугуном.
• Большой выбор стилей: Стальные предметы могут иметь разнообразные дизайны и стили, что позволяет легче интегрировать их в различные интерьеры.

Недостатки стали:

• Меньшая теплоемкость: Сталь имеет меньшую теплоемкость, чем чугун, и может быстрее остывать.
• Может потребовать дополнительной изоляции: В некоторых случаях стальные поверхности могут требовать дополнительной изоляции для сохранения тепла.

В итоге выбор между чугуном и сталью будет зависеть от ваших личных предпочтений, стиля интерьера, функциональности, а также факторов, таких как бюджет и конкретное применение.

Видео. Основные способы дуговой сварки их технологические возможности и области применения