1. железо, содержащее столько углерода (от 1,7 до 4,5 %), что его нельзя деформировать и нужно отливать в форму из чугуна

2. жесткий , сильный или непреклонный: железное решение

Английский словарь Коллинза — полное и полное цифровое издание 2012 г. © William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Чугун: определение, свойства и применение

Что такое чугун?

Чугун – это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода от 2 до 4 процентов. Кроме того, различные количества кремния от 1 до 3% по весу и марганца, а также следы примесей, таких как сера и фосфор. Чугун производится путем восстановления железной руды в доменной печи.

Жидкое железо разливается или отливается и затвердевает в сырые слитки, называемые чушками, а затем чушки переплавляются вместе с ломом и легирующими элементами в вагранках и снова отливаются в формы для производства различных изделий.

Легирующие ингредиенты влияют на его цвет при разрушении: белый чугун имеет примеси карбида, которые позволяют трещинам легко проходить, серый чугун имеет графитовые чешуйки, которые отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленное количество новых трещин по мере разрушения материала, а ковкий чугун имеет сфероидальную форму. графитовые «узелки», останавливающие трещину, препятствуют ее дальнейшему продвижению.

Чугун, за исключением ковкого чугуна, склонен к хрупкости. Благодаря относительно низкой температуре плавления, хорошей текучести, литейным свойствам, отличной обрабатываемости, сопротивлению деформации и износостойкости чугун стал конструкционным материалом с широким спектром применения.

Чугун используется в трубах, машинах и автомобильных деталях, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров и коробки передач. Он устойчив к окислению, но плохо поддается сварке.

из чего сделан чугун?

Чугун производится из чугуна, который является продуктом плавки железной руды в доменной печи. Чугун можно производить непосредственно из расплавленного чугуна или путем повторного плавления чугуна, часто вместе со значительными количествами железа, стали, известняка и углерода (кокса), и предпринимая различные шаги для удаления нежелательных примесей.

Фосфор и сера могут выгорать из расплавленного железа, но при этом также выгорает углерод, который необходимо заменить. В зависимости от применения содержание углерода и кремния регулируется до желаемого уровня, который может составлять от 2 до 3,5% и 1-3% соответственно.

При желании в расплав добавляются другие элементы перед тем, как путем литья будет получена окончательная форма.

Чугун иногда плавят в доменных печах особого типа, известных как вагранки, но в современных применениях его чаще плавят в электрических индукционных печах или электродуговых печах. После завершения плавки расплавленный чугун заливают в раздаточный котел или ковш.

В чем разница между чугуном и сталью?

Основное различие между двумя элементами заключается в том, что сталь производится из железной руды и металлолома и называется сплавом железа с контролируемым углеродом. Принимая во внимание, что около 4% углерода в железе делает его чугуном, а менее 2% углерода делает его стальным.

Чугун дешевле большинства сталей. Кроме того, температура плавления чугуна ниже, чем у стали, но он обладает высокой прочностью на сжатие, высокой твердостью и высокой износостойкостью. Следовательно, важное различие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь пластична и ковка, тогда как чугун закален и имеет высокую прочность на сжатие.

В качестве еще одного важного различия между сталью и чугуном можно сказать, что углерод в стали находится в форме карбида железа, в то время как в чугуне углерод присутствует в виде графита, карбида железа или того и другого. Кроме того, чугун обладает отличной текучестью, чего нет у стали.

Свойства чугуна

Некоторые общие механические свойства чугуна включают:

• Твердость. Чугун твердый и может быть закален нагреванием и внезапным охлаждением. Это делает его достаточно прочным. Мягкая сталь может быть закалена и отпущена с использованием соответствующих процессов.
• Прочность.  Способность материала поглощать энергию
• Пластичность. Способность материала деформироваться без разрушения
• Эластичность. Способность материала возвращаться к своим первоначальным размерам после деформации.
• Пластичность. Способность материала деформироваться при сжатии без разрыва
• Прочность на растяжение. Наибольшее продольное напряжение, которое материал может выдержать без разрушения
• Усталостная прочность. Наибольшее напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного количества циклов без разрушения.
• Температура плавления. Чугун имеет более низкую температуру плавления (1200°С) по сравнению с температурой плавления мягкой стали, которая находится в диапазоне от 13000°С до 14000°С.
• Возможность литья. С чугуном легче работать, когда речь идет о литье форм из материала. Из-за дополнительного углерода, присутствующего в чугуне, его расплавленная форма более жидкая, и это облегчает отливку материала в сложные формы.
• Обрабатываемость. Чугун почти эластичен вплоть до предела прочности на растяжение и образует прерывистую стружку, которая легко отрывается от образца. Это помогает улучшить режущую способность. Благодаря этому чугун является предпочтительным материалом, когда речь идет о высокой обрабатываемости и прочности.

Состав чугуна

Чугун представляет собой сплав железа, который содержит от 2 до 4 процентов углерода, а также различные количества кремния и марганца и следы примесей, таких как сера и фосфор. Его получают путем восстановления железной руды в доменной печи.

Чугун также содержит небольшое количество примесей, таких как кремний, сера, марганец и фосфор, медь, никель и хром, которые влияют на его свойства в малых или больших масштабах. Действие этих свойств заключается в следующем.

• Кремний: В чугуне частицы кремния имеют до 4 процентов присутствия. Он способствует образованию графита, что делает его мягким и легко поддающимся обработке, а также повышает прокаливаемость и удельное электрическое сопротивление.
• Сера:  Присутствует до 0,1 процента. Делает чугун твердым и хрупким.
• Марганец: Способствует карбидообразованию чугуна, что делает его элитным, твердым и повышает стойкость к износу и истиранию. Он присутствует до 0,75 процента.
• Хром: Также способствует образованию карбидов, что повышает прокаливаемость, износостойкость, коррозионную стойкость и стойкость к окислению.
• Никель: Повышает прочность на растяжение.
• Вольфрам: Повышает твердость и жаропрочность.
• Молибден: Повышает прокаливаемость.
• Ванадий: Повышает прокаливаемость и твердость в горячем состоянии.
• Алюминий: Действует как раскислитель в стали.
• Титан: Действует как раскислитель в стали.
• Ниобий: Снижает прокаливаемость и повышает пластичность, что приводит к повышению ударной вязкости.
• Кобальт: Уменьшает прокаливаемость и сопротивляется размягчению при повышенных температурах.

Типы чугуна

Существует четыре основных типа чугуна:

• Белый чугун.
• Серый чугун.
• Ковкий чугун.
• Ковкий чугун.

1. Серый чугун

Самый распространенный тип, серый чугун, имеет графитовую микроструктуру, состоящую из множества мелких трещин. Его называют «серым железом», потому что наличие этих маленьких трещин создает видимость серого цвета.

При производстве серого чугуна трещины открываются и обнажают графит серого цвета под поверхностью. Серый чугун не такой прочный, как сталь, и не может поглощать такое же количество ударов, как сталь. Серый чугун обладает той же прочностью на сжатие, что и сталь. В результате он стал популярным выбором металла для применений, где важна прочность на сжатие.

Характеризуется графитом в микроструктуре, что дает:

• Хорошая обрабатываемость
• Хорошая стойкость к износу и истиранию

2. Белый чугун

Белый чугун, хотя и не так распространен, как серый чугун, является еще одним типом, заслуживающим упоминания. Он получил свое название из-за грязно-белого цвета, который является результатом соединений железа, известных как цементит. Как и серый чугун, белый чугун имеет множество мелких трещин.

Разница в том, что под поверхностью белого чугуна находится цементит, а под поверхностью серого чугуна — графит. Графит дает серый цвет, а цементит — белый. Белый чугун твердый и обладает отличной стойкостью к истиранию.

Характеризуется преобладанием карбидов, ударных:

• Высокая прочность на сжатие
• Твердость
• Хорошая износостойкость

3. Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как узелковое железо, является типом мягкого , пластичный, высокоуглеродистый сплав железа. Обычно он производится со следами других соединений, включая магний и церий.

При добавлении этих следовых соединений они снижают скорость роста графита, сохраняя металл мягким и пластичным. Ковкий чугун был изобретен в начале-середине 19 века.40с.

Серый чугун с небольшим содержанием магния и цезия образует узелки в графите, в результате чего получается

• Высокая прочность
• Высокая пластичность

4. Ковкий чугун

Наконец, ковкий чугун, с которым легко «работать». Обычно его изготавливают путем термообработки белого чугуна. Белый чугун нагревают до двух дней, а затем охлаждают. После завершения ковкое железо можно сгибать и манипулировать для получения уникальных форм и размеров.

Белый чугун, подвергнутый термообработке для улучшения

• Повышенная пластичность

5. Пятнистый чугун

Чугун имеет равное количество свободного углерода и карбида, известного как пятнистый чугун. Он имеет промежуточные свойства и цвет серого чугуна и белого чугуна.

6. Отбеленный чугун

Если белый чугун быстро охлаждается из расплавленного состояния, то полученное железо называется отбеленным чугуном.

7. Легированный чугун

Легированный чугун получают добавлением в чугун некоторых легирующих элементов, таких как никель, хром, медь и т. д. Он обладает повышенными свойствами в зависимости от легирующего элемента. Этот чугун производится для получения желаемых свойств чугуна.

Использование чугуна

Чугун можно использовать для обработки многих типов материалов и изготовления различных инструментов и т. д.

• Серый чугун: Блоки цилиндров двигателей, маховики, корпуса коробок передач, станины станков.
• Белый чугун: Несущие поверхности.
• Ковкий чугун: Шестерни, распределительные валы, коленчатые валы, поршневые кольца.
• Многие типы санитарно-технических фитингов, таких как канализационные трубы, люки, водопроводные трубы и цистерны, изготавливаются из чугуна.
• Основание колонны и металлические колонны могут быть изготовлены из чугуна
• Литейная форма используется для изготовления фонарных столбов, металлических лестниц, ворот и т.п.
• Колеса вагонов и рельсовые кресла изготавливаются из чугуна.
• Из него можно изготовить различные виды сельскохозяйственного оборудования и орудий.
• Различные детали оборудования могут быть изготовлены из чугуна
• . Он используется при изготовлении автомобильных деталей
• .
• Обладает хорошими литейными свойствами.
• Обладает хорошей чувствительностью.
• Обладает отличной износостойкостью.
• Обладает хорошей обрабатываемостью.
• Обладает очень низкой чувствительностью.
• Имеет низкую концентрацию напряжения.
• Низкая стоимость.
• Прочность.
• Обладает устойчивостью к деформации.
• Прочность на сжатие в три-пять раз выше, чем у стали.
• Обладает отличными антивибрационными (или демпфирующими) свойствами, поэтому используется для изготовления рам машин.
• Обладает постоянными механическими свойствами в диапазоне температур от 20 до 350 °С.
• Доступен в больших количествах, поэтому производится в массовом масштабе. Инструменты, необходимые для процесса литья, относительно дешевы и недороги. Это обуславливает низкую себестоимость ее продукции.
• Ему можно придать любую сложную форму и размер без применения дорогостоящих операций механической обработки.

Недостатки чугуна

• Склонен к коррозии
• Имеет низкую прочность на растяжение
• Имеет высокое отношение веса к прочности
• Обладает высокой хрупкостью
• Плохая ударопрочность
• По сравнению со сталью плохо поддается механической обработке
• Детали чувствительны к сечению; это связано с медленным охлаждением толстых секций.
• Выход из строя его частей внезапный и в целом не отражает предела текучести.
• Необрабатываемый (белый чугун).

Часто задаваемые вопросы.

Чугун – это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода от 2 до 4 процентов. Кроме того, различные количества кремния от 1 до 3% по весу и марганца, а также следы примесей, таких как сера и фосфор. Чугун производится путем восстановления железной руды в доменной печи.

Чугун – это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода от 2 до 4 процентов. Кроме того, различные количества кремния от 1 до 3% по весу и марганца, а также следы примесей, таких как сера и фосфор.

Существует четыре основных типа чугуна – белый чугун, серый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун: