Виды чугуна — характеристики, области применения и способы обработки серого чугуна

Области применения

Чугун обладает множеством областей применения, что обусловлено разнообразными видами и классификациями этого металла. Среди них можно выделить тяжелую промышленность, где чугун используется для изготовления деталей и предметов в металлургии и станкостроении.

1. Тяжела промышленность (изготовление деталей и различных предметов в металлургии и станкостроении).
2. Машиностроение (обычно применяется серый чугун, так как имеет полезные свойства – противостояние колебаниям и вибрациям).
3. Автомобильная промышленность (используется как металл в чистом виде, так и в смеси с графитом для изготовления цилиндров, коленчатых валов и иных элементов).
4. Тормозные колодки, используемые в различных сферах жизнедеятельности (мукомольной промышленности, бумагоделательной).
5. Для производства домашней, бытовой утвари – казанов, сковородок, горшков и иной посуды (не вызывает аллергических реакций, отлично сохраняет тепло и не окисляется).
6. В искусстве (это выкованные и литые ограждения, ворота, памятники и предметы декора).
7. В нефтяной промышленности (трубы и иные изделия из чугуна в данной отрасли отличаются долговечностью и отличными эксплуатационными свойствами).
8. Для изготовления ванн, моек (срок эксплуатации более 50-60 лет).

Выпуск чугуна осуществляется исключительно на основании специальных технических указаний, где прописаны свойства, марки и характеристики.

Сегодня почти нет ни одной сферы жизни человека, где бы не применялся чугун. Этот материал известен человечеству уже достаточно давно и превосходно зарекомендовал себя с практической точки зрения. Чугунное литье – основа великого множества деталей, узлов и механизмов, а в некоторых случаях даже самодостаточное изделие, способное выполнять возложенные на него функции

Поэтому в данной статье мы уделим самое пристальное внимание данному железосодержащему соединению. Также выясним, какие бывают виды чугуна, их физические и химические особенности

Читать также: Автомат для сварки нержавейки

Изготовление отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов

Серому чугуну свойственны высокая жидкотекучесть и малая усадка (до 1,3%). Отливки из серого чугуна получаются качественными, без усадочных раковин, по­ристости и трещин; толщина стенок у крупных фасонных отливок может быть доведена до 3. 4 мм.

Обычный серый чугун выплавляется в вагранках, вы­сококачественный— в дуговых или индукционных печах. Вагранка — плавильный агрегат в виде шахты доменно­го типа с водоохлаждаемым кожухом. Процесс плавки в вагранках автоматизирован.

Отливки серого чугуна получают в песчаных формах, литьем в оболочковые формы, в кокили, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем. Пос­ле кокиля отливку для устранения возможного отбела подвергают отжигу.

Высокопрочный чугун обладает жидкотекучестью серого чугуна, что позволяет получать отливки с ми­нимальной толщиной стенки 3. 5 мм. Но усадка высоко­прочного чугуна более значительна (до 1,7%), поэтому отливки имеют, как правило, усадочные дефекты. В свя­зи с этим осуществляют направленную кристаллизацию металла отливок путем создания прибылей и холодиль­ников.

Высокопрочный чугун выплавляется в вагранках, ду­говых печах, а также в индукционных печах.

Отливки из высокопрочного чугуна получают различ­ными способами.

Ковкий чугун является продуктом отжига отли­вок из белого чугуна. Белый чугун обладает значитель­но худшими литейными свойствами, чем серый чугун. Это приводит к повышенным температурам заливки, осо­бенно при получении тонкостенных отливок, и возникно­вению усадочных раковин, пористости и трещин.

Белый чугун плавят дуплекс-процессом: сначала в ва­гранке, а затем переливают в дуговую или индукционную печь, где осуществляются нагрев до нужной температуры и доводка расплава до заданного химического состава.

Отливки получают в песчаных формах, а также в обо­лочковых формах и кокилях; толщина стенок этих от­ливок 5. 50 мм. Затем их помещают в герметичные сталь­ные контейнеры и подвергают длительному отжигу на ковкий чугун.

Источник

Индивидуальные свойства металла

Материал характеризуется определенными характеристиками. К ним относятся:

• Физические. Такие величины, как удельный вес или коэффициент расширения зависят от того, сколько составляет в металле содержание углерода. Материал тяжелый, поэтому из него можно делать чугунные ванны.

• Тепловые. Теплопроводность позволяет аккумулировать тепло и удерживать, распространяя его равномерно во все стороны. Это используется при изготовлении сковородок или батарей для отопления.
• Механические. Эти характеристики меняются в зависимости от графитовой основы. Наиболее прочный — серый чугун, имеющий перлитовую основу. Материал с ферритовой составляющей более ковкий.

К таким элементам относятся сера, фосфор, кремний, марганец:

• Сера уменьшает текучесть металла.
• Фосфор понижает прочность, но позволяет изготавливать изделия сложной формы.
• Кремний увеличивает текучесть материала, снижая его температуру плавления.
• Марганец дает прочность, но понижает текучесть.

Маркировка

По Гостам, все существующие марки обозначаются 2 буквами и 2 числами, при этом числа отражают значения временного сопротивления (кгс/мм2) и относительного удлинения (%). К примеру, цифры в марке КЧ-30-6, показывают временное сопротивление — 30 кгс/мм2 и относительное удлинение — 6 %.

Путем введения в состав специальных добавок, модифицируют состав сплава. Тогда к названию марки прибавляется буква М.

Что такое чугун?

Чугун представляет собой сплав из железа и углерода. Как и любой другой металл он имеет свои положительные и отрицательные стороны:

1. Имеет склонность покрываться ржавчиной при длительном контакте с водой.
2. Обладает долговечностью, прочностью, качеством, упругостью, надежностью и практичностью.
3. В зависимости от вида может иметь пониженную пластичность, а также хрупкость.
4. Экологически чистый и безвредный для человека и животных материал.
5. Сплав отличается большим сроком службы (более 50-60 лет).
6. Обладает высоким уровнем гигиеничности, а также высокой стойкостью к кислотно-щелочной среде.
7. Обладает отличной теплопроводностью.
8. Схож по качественным характеристикам со сталью, имеет особый уровень прочности.

Читать также: Катушка для триммера своими руками

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 чугуна

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

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

Серый чугун: особенности и сфера применения

На применение металлических сплавов оказывает влияние два основных фактора: эксплуатационные параметры и экономическая целесообразность. Второй критерий становится определяющим, когда инженерно-технические характеристики не имеют существенного значения, и производитель руководствуется соображениями максимального удешевления выпускаемой продукции

В промышленности, в частности, для изготовления изделий, к которым предъявляются требования по сопротивлению воздействию на излом, растяжение, сжатие, металл подбирается с приоритетным вниманием к расчетным значениям прочности, надежности, гибкости, устойчивости к статическим нагрузкам и вибрационным колебаниям

Черный металл серого цвета

Стальные сплавы по сравнению с чугунными стоят дороже, что связано с более сложной и дорогостоящей производственной спецификой. Поэтому чугун используют там, где можно сэкономить на финансовой составляющей. В зависимости металлической структуры отличают пять основных видов этого материала: белый, серый, ковкий, высокопрочный, половинчатый. Определяющим фактором для классификации служит форма графита в составе кристаллической решетки.

Самый хрупкий чугун — белый, содержащий вместо графитовых частиц ладебурит. Чугунные сплавы, называющиеся «серыми», объединяют в свою группу так же и ковкие разновидности, что вносит определенную путаницу в понимание вопроса. Для упрощения используют обобщенные стандарты, где серый чугун — это металлический материал на основе железа с графитом (придает характерный цвет на изломе) и другими добавками, которые используют для легирования и формирования необходимых свойств.

Преимущества и недостатки

Серый чугун обладает следующими особенностями, которые оправдывают его применение в промышленном производстве:

• стойкость к усилиям на сжатие;
• поглощение вибрационных колебаний (на порядок выше, чем у стали);
• не накапливает напряжение на цикличных нагрузках («усталость металла»);
• благодаря текучести в расплаве и малой усадке при застывании хорошо подходит для литья.

Наряду с достоинствами, у материала есть и недостатки, ограничивающие сферу практического использования. Основной из них заключается в хрупкости, что связано с графитовыми включениями, которые создают в металлической структуре своеобразные «надрезы». По сути, это уязвимости, делающие металл менее плотным и цельным (если сравнивать со стальными сплавами). Поэтому серый чугун нельзя использовать там, где действуют ударные нагрузки (к примеру, чугунный самурайский меч при первом же сильном ударе разлетится на куски не хуже стеклянного).

Основное преимущество стали заключается в устойчивости к растяжению и в способности сохранять заданную форму при усилиях на излом, в том числе, с возвращением после прогиба к первоначальному виду. Если внести в серый чугун легирующие добавки, то можно добиться приближения его физико-химических параметров к стальному сплаву. Получающиеся в итоге материалы относятся к редким и мало используемым. В промышленных целях и для изготовления полезных изделий применяют чугунные составы с «классической» формулой, где содержание углерода составляет в среднем три процента, кремния — один-два, марганца — около одного процента. Их отличительная особенность — исключительная стойкость к сжатию, вибрации и микроколебаниям, накапливающимся в усталость металла.

Где это востребовано?

Значимая часть деталей в машиностроении производится из серого чугуна. К примеру, в сельскохозяйственном тракторе количество чугунных элементов от общей массы достигает двадцати процентов. Это, прежде всего, те механизмы и фрагменты механических узлов, которые подвержены микровибрациям в двигателе и подшипниках, с основной нагрузкой на сжатие. В промышленных станках тяжелые основания, станины, втулки изготовлены из металлического сплава, содержащего графитовые включения. В подобном применении функциональная обоснованность, хотя и сочетается с экономическим фактором, но более значима, чем желание сэкономить.

Серый чугун обойдется дороже в случае с некоторыми изделиями бытового и декоративного назначения:

Благодаря содержанию графита железо приобретает стойкость к окислению, что делает материал устойчивым к разрушению от коррозии. Трубы и арматура с корпусом из серого чугуна используются при прокладке коммуникаций магистрального и локального значения. Чугунные фитинги, задвижки, отводы, переходники применяют не только в водопроводах, но и в системах подачи природного газа, а также для трубопроводной транспортировки химически агрессивных жидких и газообразных составов.

16 сентября 2017

Поделиться с друзьями:

Чугун серый

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. По виду металлической основы различают серые чугуны перлитные, перлитно-ферритные и ферритные.

Таблица 1. Чугуны серые литейные, их основные свойства и применение

Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нарушает целостность металлической основы. Располагаясь между зернами металлической основы, графит ослабляет связь между ними. Поэтому серый чугун плохо сопротивляется растяжению и имеет очень низкую пластичность и вязкость. Чем крупнее и прямолинейнее графитовые включения, тем хуже механические свойства чугуна. Твердость серого чугуна, а также его сопротивление сжатию близки к показателям стали, имеющей такую же структуру, как у металлической основы чугуна.

Графит оказывает и некоторое положительное влияние на свойства чугуна, в частности, он повышает его износостойкость, действуя аналогично смазке, повышает обрабатываемость резанием, так как делает стружку ломкой, способствует гашению вибраций изделий, уменьшает усадку при изготовлении отливок.

Механические свойства серого чугуна могут быть улучшены равномерным распределением мелкопластинчатого графита в отливке. Это достигается путем специальной обработки — модифицирования, когда в жидкий чугун перед его разливкой вводят добавки, которые образуют дополнительные центры графитизации, в результате чего получается мелкопластинчатый графит. Чугун с таким графитом называют модифицированным. От обычного серого чугуна он отличается более высоким сопротивлением разрыву, однако пластичность и вязкость его при модифицировании не улучшаются.

По ГОСТ 1412-85 буквы СЧ в обозначении марки чугуна означают — серый чугун. Двузначная цифра соответствует пределу прочности при растяжении σв МПа. Стандарт нормирует предел прочности серых чугунов σв = 274÷637 МПа, твердость — 143÷637 НВ и химический состав.

Основные свойства серого чугуна и его применение приведены в таблице 1.

Трудности промышленности

На сегодняшний день литье чугуна имеет сомнительные перспективы. Дело в том, что из-за высокого уровня затрат и большого количества отходов промышленники все чаще отказываются от чугуна в пользу дешевых заменителей. Благодаря быстрому развитию науки уже давно стало возможным получение более качественных материалов при меньших затратах. Серьезную роль в этом вопросе играет защита окружающей среды, которая не приемлет использование доменных печей. Чтобы полностью перевести выплавку чугуна на электрические печи, нужны годы, если не десятилетия. Почему так долго? Потому что это очень дорого, и далеко не каждое государство может себе это позволить. Поэтому остается лишь ждать, пока наладится массовый выпуск новых сплавов. Конечно же, полностью прекратить промышленное применение чугуна в ближайшее время не получится. Но очевидно, что масштабы его производства будут падать с каждым годом. Эта тенденция началась еще 5-7 лет тому назад.

Основные характеристики металла

Основные характеристики металла напрямую зависит от процентного содержания углерода в его составе. Структура ковкого чугуна представляет собой кристаллическую решётку, в которой присутствуют частицы углерода в форме графита. Дополнительно в составе содержится небольшое количество кремния, марганца и хрома.

Строение ковкого материала влияет на изготавливаемые из него детали и заготовки. Например, ферритная разновидность материала обладает более низким показателем прочности, нежели перлитная. При использовании частиц графита хлопьевидной формы материал становится более прочным и пластичным. Детали, изготавливаемые из ковкого чугуна, могут изменять размер и форму при длительном воздействии комнатной температуры и уровня влажности.

Однако по названию материал нельзя говорить о способах обработки. Этот вид чугуна по стандартам, указанных в ГОСТах, не производится с помощью ковочного оборудования. Для этого применяется технология литья. Благодаря этому в готовом металле нет внутренних и поверхностных напряжений. Характеристики:

1. Высокий показатель текучести и прочности.
2. Устойчивость к коррозийным процессам.
3. Металл выдерживает длительное воздействие кислот и щелочей.

Однако характеристики этого материала быстро снижаются при воздействии низких температур. Он становится хрупким и разрушается от ударов.

Свойства серого чугуна

Свойства данного материала обеспечили ему широкое применение в машиностроении. Кристаллизуется он при довольно низких температурах, дает малую усадку, в жидком состоянии сохраняет высокую текучесть. Его литейные свойства оцениваются как высокие. Серый чугун служит основным материалом для цилиндров и поршней самых разных механизмов, станин станков и пр

Склонность данного вида чугуна к растрескиванию при сварке обуславливает необходимость проявления особой осторожности при работе с заготовками. Практикуемое довольно часто отбеливание чугуна, используемое во время сварки, с одной стороны, делает его более твердым, а с другой, исключает всякую возможность его механической обработки

Существуют и такие сорта серого чугуна, которые вообще сварке не подлежат. В частности, т. н. горелый чугун, который претерпел длительное воздействие повышенных температур, был обработан кислотами или горячим паром.

https://youtube.com/watch?v=AWnvExd_pZM

Общие сведения

Представляет собой сплав железа и углерода, которого в составе лигатуры должно быть не менее 2 %. Имеет несколько разновидностей:

По своей природе железо очень мягкий, но прочный материал, чтобы справиться с его мягкостью и придать прочность, в лигатуру добавляют углерод. Ковкий чугун — название это не говорит о том, что металл можно ковать, а обозначает его пластичность.

Белый чугун на изломе имеет белый цвет. Он тяжелый, прочный и не подвержен влажной коррозии. Имеет несколько разновидностей и используется для изготовления ковких материалов.

Серый чугун содержит примеси, таким эпитетом обозначают сплав железа, углерода и кремния. Большая часть углерода в лигатуре находится в виде графита. На изломе имеет серый цвет.

Стоит обратить внимание на высокопрочный чугун, в составе которого находится шаровидный графит. Он не так сильно ослабляет металлическую сетку, а также не считается концентратором напряжения. По объемам производства Россия входит в тройку лидеров, уступая только Китаю и Японии

По объемам производства Россия входит в тройку лидеров, уступая только Китаю и Японии.

Углерод в сплаве содержится в форме:

Графит — минерал в виде самородков, считается модификацией углерода. Увидеть этот элемент можно при наличии в доме карандаша, там графит находится в виде стержня. Графит известен давно, его применение зависит от отрасли: относительно мягкий, в древности использовался при изготовлении посуды из глины. В сплаве с железом является источником углерода, при повышении температуры меняется, становясь более твердым, но хрупким.

В химии представляет собой атом углерода, который имеет связь с тремя другими атомами. При добавлении к железу влияет на его качества, повышая твердость сплава.

Цементит, или кардит железа, хрупкий, пластичный и слабо магнитится. Образуется в материале, в состав которого входит железо уже при малом количестве углерода. Считается фазовой и структурной составляющей сплава.

В процентном соотношении не превышает 2,14 %. Температура плавления — от 1150 до 1200 °C, ниже на 300 °C, чем у железа.

Стоит отметить, что чугун подвержен сухой коррозии. В сравнении со сталью может показаться, что он имеет определенное преимущество по антикоррозийным свойствам, но это не так. Сталь и чугун в равной степени подвержены коррозии.

Применение серого чугуна

        В конструкции автомобилей и тракторов масса литых деталей из серого чугуна составляет 15—25% от общей массы. Основ­ная номенклатура — это ответственные детали: блоки, головки, гильзы цилиндров, крышки коренных подшипников двигателей, тормозные диски и диски сцепления, тормозные барабаны, де­тали, для которых серый чугун является оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом.Блоки цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей изготавливают из низколегированных чугунов марки СЧ 20, СЧ 25 (табл. ), которые обеспечивают в стенках отливок толщиной 15—25 мм Ϭп = 200—250 МПа, а в более тонких стен­ках до 270 МПа. Такого же типа чугуны обычно применяют для головок цилиндров дизельных двигателей.Для наиболее тяжелых условий работы рекомендуется ис­пользовать перлитные чугуны с вермикулярным графитом.Маховики в процессе работы вращаются с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала: 2500—8000 об/мин. При этом в маховиках возникают большие растягивающие напряже­ния. Поверхность маховика периодически трется о сопряженную поверхность. Трение с большими скоростями приводит к выде­лению тепла на поверхности трения, образованию усталостных термических трещин, снижающих прочность маховика. Требо­вания повышенной прочности с учетом большой массы махови­ков и толщины сечения обусловили применение для их изго­товления серых чугунов марки СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35. Чем больше сечение отливки, тем выше марка. Выбранная марка чугуна должна обеспечивать получение в теле отливки прочно­сти не ниже 200—250 МПа. Если прочность чугуна СЧ 35 не­достаточна для условий работы маховиков, для них необходимо применять чугуны с вермикулярным или шаровидным графитом. Крышки коренных подшипников из серого чугуна применяют в основном в карбюраторных двигателях легковых автомоби­лей. Для обеспечения перлитной структуры и твердости не ме­нее 2000 МПа крышки подшипников отливают из серого чугуна марки СЧ 25. Для тяжело нагруженных карбюраторных двига­телей и для дизельных двигателей применяют крышки подшип­ников из ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом.Выпускные коллекторы подвергаются воздействию горячих агрессивных выхлопных газов и в процессе работы подвержены окислению термическим деформациям, а иногда — растрескива­нию. Во многих случаях серый чугун является экономичным и достаточно долговечным материалом для этих деталей. Учитывая, что коллекторы имеют тонкие стенки (3—7 мм), их отли­вают из чугунов марки СЧ 15, СЧ 20, которые для повышения жаростойкости легируют небольшими добавками хрома и ни­келя.Для термически нагруженных коллекторов применяют ков­кий чугун, чугун с шаровидным графитом, а иногда — аусте­нитный чугун с шаровидным графитом, имеющий высокую тер­мостойкость и стойкость против окисления.

        Серый чугун в  станкостроении.

        В станкостроении серый чугун применяют для широкой номен­клатуры литых деталей с массой от 0,1 кг до 100 т, толщинами стенок от 4 до 200 мм, работающих в самых разнообразных условиях.При выборе марки чугуна конструктор в зависимости от класса, группы детали ,приведенной толщины стенки отливки определяет необходимый минималь­ный уровень твердости и микроструктуру . Затем, сопоставляя величину твердости, обеспечиваемую в направляющей при заданной приведенной ее толщине, с ми­нимально необходимой, выбирают  нужную марку чугуна.С учетом специфики большинства станкостроительных дета­лей , работающих преимущественно на жесткость, а не на прочность, предпочтение отдается чугунам, обладающим повы­шенной твердостью, пониженной пластичностью. Такие чугуны по химическому составу отличаются повышенным (против ре­комендаций ГОСТ 1412—85) содержанием кремния и марганца при пониженном содержании углерода .При невозможности обеспечения необходимого уровня твер­дости чугуна в направляющих в станкостроении применяют ле­гирование, формовку с холодильниками и другие способы.

        Вредные примеси в серых чугунах.

         К числу вредных примесей, ухудшающих микроструктуру и снижающих механические свойства чугуна, относятся свинец и мышьяк. Эти элементы попадают в чугун из шихтовых материалов; свинец — из лома автоматных и освин­цованных сталей, мышьяк — из доменных чугунов. Хотя при со­держании до 0,02 % РЬ и до 0,2 % As перлитизируют структуру чугуна, эти элементы способствуют образованию «вырожден­ного» «видманштеттова» графита, резко снижающего прочность чугуна. По этой причине их содержание в чугуне ограни­чивают 0,003—0,006 %.

Виды чугуна

1) Белый чугун. Этот сплав приобрёл своё название за светлый оттенок на сколе. Он характеризуется входящим в его состав чрезмерным количеством углерода в виде цементита.

Процент углерода чаще всего выше 3, поэтому белый чугун – материал очень хрупкий и ломкий. Он тяжело плавится и с трудом поддаётся обработке стальными инструментами. В чистом виде его применяют не часто, в основном для деталей, не предназначенных для нагрузок.

Но характеристики материала можно изменить, если добавить в сплав примеси. Обычно для этого используют хром и никель. Полученный материал называется «сормайт», его применяют для нагрева. Основное применение белого чугуна – это отливка ванн.

2) Серый чугун. Эта разновидность чугуна тоже была названа по цвету в месте разлома. Материал используется практически во всех сферах народного хозяйства. Количество углерода в сплаве примерно равно 2,5%. И в отличие от белого, в сером чугуне он содержится также в виде графита.

Применение из чугуна

Материал обладает и пластичностью, и хорошей для чугуна прочностью. Благодаря этому материал применяется в производстве деталей, эксплуатируемых при циклических нагрузках. Из серого чугуна изготавливают втулки, зубчатые шестерёнки, литые конструкции.

3) Ковкий чугун. Для создания этого сплава используют белый чугун. Его подвергают обжигу, что способствует образованию феррита. Этот материал наиболее пластичен. Из него получают шестерни, поршни, подшипники, звенья и ролики конвейерных цепей, муфты, тормозные детали и педали.

4) Высокопрочный чугун. Это вид серого чугуна, в котором графит решётке имеет шаровидную форму. Округлость графита ослабляет кристаллическую решётку, что улучшает механические свойства материала.

Вследствие этого свойственные чугуну характеристики (прочность, удобство литья) дополняются устойчивостью к трещинам и пластичностью, которые близки к показателям стали. Высокопрочным чугуном даже можно заменить все стальные механизмы. Из материала изготавливаются турбопроводы и другие отопительные аппараты.

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:

https://youtube.com/watch?v=pf5xBeVTFZk

Описание

Чугун СЧ20 применяется: для изготовления отливок с наименьшей допустимой толщиной стенки 10 мм: картеров, крышек, блоков цилиндров, тормозных барабанов, головок и гильз цилиндров и других деталей автомобиле- и тракторостроения; станин, станков, разметочных плит, гидроцилиндров, клапанов, оснований станков, салазок, столов в станкостроении; выхлопных труб, маховиков, фундаментальных рам картеров, крышек рабочих цилиндров, блоков и других ответственных деталей дизелестроения; крышек редукторов, зубчатых колес, шестерней, шкивов, маховиков (при скорости не более 3,5 м/с), рам редукторов, муфт сцепления, паровых цилиндров и других средненагруженных деталей химического машиностроения; деталей работающих при сжатии (башмаков, колонн) в строительстве; различных труб и радиаторов отопления; отливок для паровых стационарных турбин, турбинного оборудования АЭС, элементов паровых котлов и трубопроводов, гидравлических турбин, гидрозатворов и другого оборудования энергомашиностроения: отливок 3 группы, подвергающихся статическим нагрузкам и отливок, работающих в условиях паров воды и масла при температуре до 70 °C (корпусов колонок, корпусов подшипников, крышек-опоры валоповоротов, рам подшипников, рам фундаментов, вкладышей, втулок, стоек, патрубков, кожухов); отливок 2 группы, работающих при температурах до 250 °C, подвергающихся повышенным статическим и динамическим нагрузкам и трению (поршней, корпусов редукторов, корпусов подшипников, корпусов червячных колес, втулок, крышек подшипников, патрубков компрессоров, диафрагм, рам фундаментных, рам выхлопных частей, патрубков компрессоров, зубчатых колес, шестерней); отливок деталей трубопроводной арматуры и приводных устройств к ней; отливок деталей горно-металлургического оборудования; частей литых соединительных для трубопроводов.

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.