Чугун формула: 2Fe + 3CO2 - это формула чугуна? если нет, то напишите правильно

Содержание

Жидкотекучесть чугуна

Высокая жидкотекучесть чугуна, как показали современные исследования, определяют не только его способность заполнять форму и воспроизводить самые тонкие ее очертания, но также, способствует хорошему питанию отливок и беспрепятственному удалению газов из металла, что уменьшает опасность получения пороков (усадочных и газовых раковин, пористости, горячих трещин и т. д.).

Экспериментально жидкотекучесть определяется измерением пути, проходимого металлом в форме (рис. 77). Аналитическое определение жидкотекучести очень сложно, так как оно зависит от многих факторов: физических свойств металла, условий теплопередачи, конструкции отливки, технологии форм и т. д. Поэтому формулы, предложенные для определения жидкотекучести, имеют приближенный и качественный характер. Например, формула Ю. А. Нехендзи в несколько измененном виде представляется следующим образом:

(73)

Где v — средняя скорость движения металла в форме, t м/сек; τ — время течения; R — приведенная толщина отливки или пробы на жидкотекучесть.

Рис. 77. Пробы на жидкотекучесть.

а — спираль; б — проба; в — брусок; г — гребешок; д — пластины.

d — уд. вес металла, г/см³; k — коэффициент теплоотдачи, кал/см/сек °С; с — теплоемкость металла, кал/² °С; t_ж — t₀ — перегрев над температурой нулевой текучести; m — относительное количество твердой фазы, при котором наступает нулевая текучесть; I — скрытая теплота кристаллизации, кал/г; t_м — t_ф — переменная разность температур между металлом и формой;
k и k₁ — коэффициенты пропорциональности.

Согласно этой формуле, жидкотекучесть чугуна (X) тем выше, чем больше скорость движения металла в форме (v)₁, чем больше его теплосодержание по отношению к температуре нулевой текучести (dc(t — t₀) + dmL), чем больше приведенная толщина отливки (R) и тем меньше интенсивность отвода тепла через форму (α (t

м — t_ф). При этом главную роль играет период движения металла в форме до достижения температуры ликвидуса.

Жидкотекучесть же в периоде кристаллизации имеет относительно небольшое значение, в особенности при высоких температурах заливки и нормальном давлении.

Как видно из формулы (73), жидкотекучесть определяется в основном условиями теплообмена между металлами и формой. Изменение физических свойств жидкого чугуна, его вязкости и поверхностного натяжения, оказывает значительно меньшее влияние на жидкотекучесть, чем условия теплопередачи. Динамическая вязкость чугуна, как и большинства других металлов, сравнительно мало отличается от вязкости воды, но значительно отличается от вязкости шлаков:

Это приводит к соответствующему увеличению числа (критерия) Peйнольдса:

Re = v/у = 4 R v/у (74)

где v — средняя скорость движения металла в канале; у – коэффициент кинематической вязкости; D — диаметр круглого канала или, в общем виде, учетверенный гидравлический радиус (4R)₁.

С увеличением числа Рейнольдса связано уменьшение потерь при движении металла. Таким образом, уменьшение коэффициентов вязкости увеличивает, при прочих равных условиях, число Рейнольдса и повышает жидкотекучесть чугуна. Однако это в полной мере справедливо, главным образом, для ламинарного потока, который практически никогда но осуществляется при движении чугуна в форме.

Действительно, ламинарный поток, как известно возможен при Re < Re_кp .Принимая для чугуна, как и для других жидкостей Re_кр равным 2360, определим критическую скорость движения чугуна в форме:

(75)

Рис. 78. Вязкость серого (сплошные линии) и белого (пунктирные линии) чугунов.

Легко подсчитать, что даже в самых тонкостенных отливках при R = 0,125 см (толщина стенки 2.5 мм) критическая скорость движения составляет только 13,5 — 27,0 см/сек, что значительно меньше обычной фактической скорости.

Рис. 78. Вязкость серого ( сплошные линии) и белого (пунктирные линии) чугунов.

При турбулентном же движении зависимость потерь от числа Рейнольдса выражается в сравнительно небольшой степени. Поэтому изменение вязкости чугуна оказывает па жидкотекучесть ограниченное влияние.

Величина коэффициентов вязкости зависит от многих факторов и прежде всего, конечно, от температуры и состава жидкого чугуна. Как покапывают литературные данные (рис. 78), вязкости чугуна уменьшается с повышением температуры и содержания углерода, причем у серого чугуна она больше, чем у белого. Это объясняется большим количеством субмикроскопических включений графита в сером чугуне и подтверждается тем, что при выдержке жидкого чугуна. При постоянной температуре скорость его уменьшается (графит переходит в раствор). По этой причине модифицирование чугуна путем присадки ферросилиции увеличивает вязкость.

Рис. 79. Влияние углерода, кремнии, марганца, серы и фосфора на относительную вязкость жидкого чугуна.

а — при постоянном перегреве; б — при постоянной температуре.

Выдержка жидкого чугуна после модифицирования, наоборот, способствует удалению или растворению включений и уменьшает вязкость. Влияние элементов на вязкость чугуна изучено в очень малой степени. Имеющиеся литературные данные показывают, что кремний, марганец и фосфор уменьшают вязкость чугуна, если вести испытание при одинаковом перегреве над ликвидусом (рис. 79, а). Тем более, конечно, и еще резче уменьшается вязкость е повышением концентрации этих элементов, если делать сравнение при постоянной температуре рис. 79, так как при этом понижается температура ликвидуса и, следовательно, повышается относительный перегрев над ликвидусом. Сера наоборот, повышает вязкость чугуна. Что касается поверхностного натяжения жидкого чугуна, то оно сравнительно велико и согласно И. Л. Кукину н Ю. Л, Клячко, Зауэрвальду и др. повышается с температурой (по крайней мере в исследованном интервале:

При уменьшении содержания углерода до 2.2% поверхностное натяжение чугуна увеличилось до 1500 при 1420°. Таким образом, уменьшение содержания углерода, связанное с повышением температуры плавления чугуна, увеличивает его поверхностное натяжение.

Понижено же содержания фосфора уменьшает поверхностное натяжение. Между тем она элемента (С и Р) оказывают благоприятное влияние на жидкотекучесть чугуна. Из этого следует, что поверхностное натяжение, как н вязкость, в большинстве случаев появляется определяющим фактором для жидкотекучести. Действительно, добавочный напор, необходимый для преодоления сил поверхностного натяжения чугуна, определяется по формуле,

h = 2τ/rd = 2×1/r × 6.9 = 0.3/r (76)

где r — радиус канала; d — уд. вес жидкого чугуна, принятый равным 6,9 г/см³, τ — поверхностное натяжение, принятое равным 1000 дин/см ~ 1 г/см. Для обычных толщин отливок добавочный напор не играет, следовательно, значительной роля, и только при заполнении острых граней или углов высокое поверхностное натяжение может представить большое препятствие. Существенное влияние в этом отношении может оказать сманивание мета ялом стенок формы и стержней, что определяется силами взаимодействия между чугуном и формовочной смесью.

Как правило, чугун не смачивает стенок формы, но при наличии растворимых окислов начинается тогда положительное взаимодействие между чугуном и формой, т. с наступает явление смачивания. Оно способствует заполнению острых граней и углов, но три этом следует опасаться, чтобы при возрастании сил взаимодействия между металлом и формой не начались соответствующие химические реакции, которые способствуют образованию пригара.

Таким образом, влияние поверхностного натяжения на жидкотекучесть чугуна весьма ограничено. Гораздо большее значение имеют оксидные пленки или включения в чугуне, представляющие уже серьезные препятствия для течения металла.

а) Влияние температуры заливки. С повышением температуры заливки увеличиваются теплосодержание, а следовательно, и жидкотекучесть чугуна. Влияние этого фактора настолько велико, что температура заливки является главной переменной, изменением которой достигается необходимая жидкотекучесть чугуна для заполнения разных форм.

В среднем можно принять, что при повышении температуры заливка на 10°, длина спирали сечением 50 мм увеличивается на 4 см. Такая зависимость между жидкотекучестью и температурой подтверждается большинством исследований. При этом в некоторых случаях, как то впервые показал Ю. А. Нехеидзи, обнаруживается закономерная тенденция к уменьшению влияния температуры по мере увеличения перегрева (рис. 80, кривая 2).

С уменьшением температуры заливки жидкотекучесть падает. Это особенно заметно при понижении температуры ниже ликвидуса вследствие выделения твердой фазы в интервале кристаллизации. По той же причине падает жидкотекучесть чугуна при температурах, близких к ликвидусу, в результате образования зародышей на основе колебания плотности и температур в жидком чугуне.

Рис. 80. Влияние температуры заливки на жудкотекучесгь чугуна.

1 — Гиршович; 2 — Нехеидзи и Хахалин; 3 — Циглер; 4 – Эндрю.

б) Влияние состава чугуна. Исследования А. А. Бочвара и др. ясно доказали связь между жидкотекучестью сплава и его положением на диаграмме состояния. Максимальная жидкотекучесть чугуна при постоянном перегреве над ликвидусом (истинная жидкотекучесть по терминологии Ю, А. Нехендзи) соответствует эвтектическому составу. Такая зависимость объясняется характером первичной кристаллизации. Чугун с большим интервалом затвердевания склонен к более развитой дендритной кристаллизации. Образующиеся на стенках
канала и внутри движущейся струи чугуна первичного аустенита уменьшают жидкотекучесть металла.

Кроме того, они способствуют более интенсивному теплоотводу. Поэтому достаточно уже 10 — 20% твердой фазы, чтобы течение чугуна стало невозможным, в то время как в эвтектическом чугуне значение коэффициента т в формуле (73) достигает 30%. В связи с этим малоуглеродистый чугун, располагающийся близко к границе между сталью и чугуном (около 2,0% С), характеризуется минимальной истинной жидкотекучестью. Наоборот, эвтектический чугун отличается наибольшей истинной жидкотекучестью. Тем более, следовательно, велика так называемая практическая жидкотекучесть эвтектического чугуна (жидкотекучесть при постоянной температуре), так как с приближением к эвтектическому составу температура ликвидуса понижается и относительный перегрев над ликвидусом увеличивается. Поэтому многие исследования показывают, что углерод, кремний, фосфор и марганец повышают практическую жидкотекучесть в до эвтектическом чугуне и понижают ее в за эвтектическом чугуне (рис. 81). Ошибочно думать, что для повышения жидкотекучести можно беспредельно увеличивать концентрации углерода, кремния и фосфора. Оптимальная жидкотекучесть получается при эвтектическом составе. Свыше эвтектического содержания углерода, кремния и фосфора жидкотекучесть падает.

Рис. 81. Влияние углерода, кремния, фосфора и марганца на практическую жидкотекучесть чугуна.

Как видно из рис. 81, не все эвтектические чугуны характеризуются одинаковые жидкотекучестью. Например, с увеличением содержания кремния в эвтектических чугунах жидкотекучести падает, а с увеличением содержания фосфора переходит через минимум, соответствующий составу 4% и 1% р. Поэтому для получения наибольшей жидкотекучести кажется целесообразным пользоваться эвтектическим чугуном с максимальным содержанием углерода, в особенности при высоких температурах заливки. Рис. 81. Влияние углерода, кремния, фосфора и марганца на практическую жидкотекучесть чугуна

При низких температурах заливки высокое содержание фосфора в эвтектическом чугуне может оказаться более благоприятным, чем соответствующее количество углерода, так как фосфор понижает эвтектическую температуру. Кроме того, фосфор понижает вязкость чугуна и повышает смачиваемость металлом Стенок формы, вследствие чего получаются более острые грани на отливках. Поэтому для тонкого и художественного литья пользуются чугуном с повышенным содержанием фосфора (до 1.0%).

Следует отметить, что с увеличением содержания кремния в чугуне наблюдаются два максимума (0,3 и 0.75%) и два минимума (0,5 и 0,95%) на кривых практической жидкотекучести (рис. 81), Эти аномалии не получила еще должного объяснения и нуждаются в подтверждении. При очень высоком содержании кремния (6-18%) жидкотекучесть чугуна снижается вследствие образования большого количества включений и спели в чугуне. Все же при эвтектическом составе и этот чугун обладает еще достаточно хорошей жидкотекучестью, обеспечивающей заполнение сравнительно тонкостенных отливок.

Влияние марганца аналогично влиянию кремния и фосфора, но значительно меньше по интенсивности. При наличии же высокого содержания серы марганец, образуя, резко понижает жидкотекучесть чугуна, что приводит к большому браку по недоливам и спаям.

В отношении влияния серы на жидкотекучесть маломарганцовистого чугуна существует мало систематических исследований. Практические наблюдения и некоторые литературные данные убедительно говорят о повышении вязкости и понижении жидкотекучести чугуна с увеличением содержания серы свыше 0,18%.

Сведения о влиянии легирующих элементов на жидкотекучесть чугуна чрезвычайно скудны и ограничиваются, главным образом, качественной оценкой. Исследования П. Г. Петрова установили, что никель не оказывает заметного влияния на жидкотекучесть. В противоположность никелю, медь действует на жидкотекучесть чугуна явно положительно. Хром же понижает жидкотекучесть, в особенности при содержании свыше 1%.

Это влияние хрома объясняется повышением температура ликвидуса в хромовом чугуне и образованием оксидных пленок. Также неблагоприятно действует молибден, ванадий, алюминий и др. Однако при малых концентрациях влияние этих элементов на жидкотекучесть чугуна мало заметно.

в) Влияние жидкого состояния чугуна. Жидкое состояние чугуна также оказывает некоторое влияние на его жидкотекучесть. Так, например, некоторые исследования показывают, что с увеличением температуры перегрева чугуна жидкотекучесть его повышается даже в том случае, когда температура заливки остается без изменения. Объяснение этого явления следует искать в растворении всякого рода микроскопических и субмикроскопических твердых фаз (в том числе графита) при увеличении перегрева чугуна, что приводит к повышению жидкотекучести. Таким образом, температура перегрева чугуна действует в том же направлении, что и температура заливки.

Рис.82. Влияние температуры перегрева и заливки чугуна на жидкотекучесть.

1 — температура перегрева 1650 ,температура заливки 1540; 2 — температура перегрева 1540 , температура заливки 1540; 3 — температура перегрева 1540, температура заливки 1430; 4 — температура перегрева 1430, температура заливки 1430.

По той же причине модифицирование, повышая вязкость жидкого чугуна, несколько понижает его жидкотекучесть. Например, в некоторых исследованиях было обнаружено, что при присадке длина спирали при измерении жидкотекучести уменьшилась с 62 до 46 см. С другой стороны, присадка соды или сложных модификаторов увеличивает жидкотекучесть, если при этом не происходит понижения температуры. Это объясняется очищением металла от включении благодаря образованию легкоплавких соединений.

Так как «наследственные» свойства чугуна определяются устойчивым содержанием газов и неметаллических включения я формой графита в исходных материалах, то естественно, что и жидкотекучесть чугуна определяется в известной мере происхождением сырых материалов. Так, например, в исследованиях П, П. Берга и Н. В. Димитриева было найдено.

Эти данные, однако, нельзя рассматривать как постоянные. При изменении условий плавки изменяется и жидкотекучесть чугуна. Всякое увеличение количества газов и включений, а также укрупнение выделений графита в шихтовых материалах, уменьшают жидкотекучесть. Точно так же и многократный переплав чугуна в вагранке, как показали П. П. Берг и Н. В. Димитриев, может привести к уменьшению его жидкотекучести вследствие насыщения металла газами и включениями:

По той же причине увеличение содержания стали в шихте уменьшает жидкотекучесть чугуна даже в том случае, когда состав металла (судя по обычному химическому анализу) остается без изменения. Наоборот, плавка на древесноугольном, а также на специально перегретом в жидком состоянии чугуне повышает жидкотекучесть.

Согласно исследованиям Ю. А. Шульте на заводе «Коммунар» присадка руды в электропечь для создания окислительного характера шлаков с целью ошлакования включений кремнезема в металле повышает жидкотекучесть и необходима для хорошего заполнения тонкостенных отливок.

г) Влияние технологии формы. Жидкотекучесть чугуна определяется в значительной мере конструкцией отливки, сопротивлением формы и тепло-физическими константами ее материала. Очевидно, что факторы, повышающие сопротивление движению металла в форме и ускоряющие охлаждение, уменьшают время его течения и понижают жидкотекучесть.
Исследования автора показали, что с повышением влажности формовочной смеси до 6% и содержания угля до 7% жидкотекучесть чугуна сначала увеличивается, а затем падает (рис. 83) и заливки чугуна на жидкотекучесть.

Рис. 83. Влияние влажности и содержания угля в формовочной смеси на жидкотекучесть малокремнистого чугуна.

Благоприятное влияние небольших добавок влаги и угля объясняется созданием паровой пли газовой рубашки между металлом и стенками формы. По этой же причине, как показали В.И.Фундатор и М. М. Левин, жидкотекучесть повышается при покрашенной графитом форме, при добавке мазута (до 2%) в формовочную смесь и при применении припылов. При большой же влажности формовочной смеси или высоком содержании в ней газ отвори их веществ жидкотекучесть чугуна резко понижается вследствие обильного парообразования, что не только ускоряет охлаждение чугуна, но и повышает сопротивление его движению в форме.

Состав формовочных смесей влияет также на поверхностное натяжение чугуна и способность его давать острые грани на отливках. В этом отношении оказываются полезными органические добавки всякого рода, вследствие чего формовка в стержнях дает хорошее заполнение тонких сечений и ясные очертания на отливках.

С другой стороны, применение металлических форм, как это видно из некоторых литературных данных (рис. 84), значительно уменьшает жидкотекучесть чугуна вследствие повышенной теплоотдачи. Подогрев же формы действует, как показали опыты Н. Н. Рубцова и др., в обратном направлении. Некоторое влияние на жидкотекучесть имеет также гидростатический напор. Опыты показали, что повышение высоты стояка на 100 мм увеличивает длину спирали сечением 50 мм² с 200 до 250 см. Согласно же исследованиям автора, увеличение гидростатического напора до 180 мм повышает жидкотекучесть чугуна; дальнейшее увеличение напора действует уже в обратном направлении вследствие охлаждения металла при движении по длинному стояку. Однако такое образование максимума характерно только для тонких сечений, в том числе для проб на жидкотекучесть, когда количество металла, заполняющее собственно форму, мало по сравнению с металлом литниковой системы. В других условиях стояк успевает хорошо прогреться и не действует столь отрицательно на жидкотекучесть. Поэтому во многих случаях пользуются повышением напора для лучшего заполнения формы и для уменьшения брака по недоливу и спаям на тонкостенных чугунных отливках.

Жидкотекучесть может быть значительно повышена также путем применения высоких давлений, как это имеет место при литье под давлением. В этом случае хорошее заполнение формы и получение ясных очертаний обеспечивается и при пониженной температуре заливки, в том числе даже в интервале кристаллизации.

Наконец, следует отметить, что немалое влияние на жидкотекучесть чугуна имеет сечение питателей. Опыты автора показали, что между жидкотекучестью и сечением питателя существует следующая зависимость:

γ = k√Fn (77)

Рис. 84. Сравнительная жидкотекучесть чугуна с разным содержанием кремния и марганца при заливке в песочные и металлические формы.

Таким образом, жидкотекучесть чугуна является функцией многих переменных, характеризующих металл, форму и условия заливки. Ввиду сложности этой зависимости, она не поддается пока точному математическому расчету. Поэтому для каждой отливки в данных условиях приходится подбирать состав чугуна, температуру заливки и конструкцию литниковой системы для обеспечения заполнения формы. На основе опыта и практических соображений можно, например, рекомендовать:

состав чугуна, каково содержание в нем углерода и железа, сфера использование материала

Химический состав чугуна

Чугун — это сплав железа и углерода, в котором процентное содержание углерода составляет не менее 2,14%, но не более 4,5%. Углерод входит в состав чугуна в форме цементита либо графита. Если процент содержания углерода составляет меньше 2,14%, такой сплав именуется сталью.

Известно, что чугунный сплав впервые был произведен в Китае в VI веке. В Европу секрет его производства пришел в XIV веке, а в России его состав был доведен до совершенства лишь в XVII. За все это долгое время формула чугуна не изменилась.

Самый качественный материал производился на литейном заводе братьев Демидовых, расположенном на Урале.

По прошествии веков он не только не утратил своей актуальности, но и приобрел еще более обширный спектр применения.

Разновидности материала

Существуют такие виды чугуна, как предельный и литейный. Первый используют при производстве стали по кислородно-конвертерному пути. Кремний и марганец в таком сплаве содержится в очень малом количестве. Литейный вид материала более широко используется в промышленности и производстве. Он, в свою очередь, подразделяется на следующие виды:

Белый чугун — в нем углерод представляет собой карбид железа. При этом на его разломе видно белый отлив, откуда и пошло его название. В чистом виде он не используется. Применяется в процессе производства ковкого чугуна.
Для серого чугуна характерен серебристый отлив на изломе. Он имеет широкую сферу применения и отлично обрабатывается при помощи резцов.
Высокопрочный сплав используется для повышения прочностных характеристик изготавливаемого материала. Его получают из серого чугуна путем добавления к его массе примеси магния.
Ковкий чугун также является одной из разновидностей серого чугуна. Его название говорит о том, что он обладает повышенной пластичностью, а получают его из белого чугуна при помощи отжига.
Половинчатый — обладает специальными свойствами. Часть углерода в его составе находится в виде графита, остальная часть — в виде цементита.

Маркировка

Как и другие металла или их сплавы, ковкий чугун имеет определённую маркировку. Он обозначается в сокращении КЧ. После букв, обозначающих материал, идут цифры. Первые две обозначают предел прочности на разрыв. Третья цифра указывает на показатель удлинения в процентах.

По ГОСТу 1215–79 существует 11 разновидностей ковкого чугуна, которые имеют собственную маркировку. Их можно найти в справочниках по литью металлов и сплавов или таблицах в интернете.

Маркировка

Особенности сплава

Главная особенность чугуна скрыта в процессе его изготовления. Дело в том, что у разных видов этого сплава температура плавления достигает 1200ºС, в то время как у стали она составляет 1500 ºС. На этот фактор влияет слишком высокое содержание углерода. Атомы железа и углерода между собой имеют не очень тесные связи.

Когда происходит выплавка, атомы углерода не могут целиком внедриться в молекулярную решетку железа, из-за чего чугунный сплав приобретает хрупкость. В связи с этим его не используют в производстве деталей, которые будут постоянно подвергаться нагрузке.

Этот материал относится к отрасли черной металлургии и по своим характеристикам схож со сталью. Изделия из чугуна и стали нашли широкое применение в повседневной жизни, и оно является целиком оправданным.

Если сравнивать характеристики этих металлов, можно сделать следующие заключения:

Стоимость стальных изделий выше стоимости чугунных.
Различия в цвете: чугун темный и матовый, а сталь — светлая и блестящая.
Сталь хуже поддается литью, но, в отличие от чугуна, легче поддается ковке и сварке.
Сталь обладает большей прочностью, нежели чугунный сплав.
Сталь тяжелее по весу.
В ней содержание углерода ниже, чем в чугуне.

История

Технология изготовления чугуна пришла к нам из Китая, где «ходили» чугунные деньги еще в 10 веке нашей эры. Потомки монголов уже в 13 веке готовили котлы из этого сплава. На полях сражений в Столетней войне впервые применялись артиллерийские орудия и боеприпасы, отлитые из данного твердого раствора. В России его широкое применение в изготовлении оружия было налажено в 16 веке после появления доменной печи. В связи с этим, в 1701 году был построен Уральский чугунолитейный завод, который стал началом народного промысла, получившего название «Каслинское литье».

Начиная с 18 века Великобритания занимает пальму первенства по производству чугуна в мире. Благодаря новой технологии Уилкинсона, к середине 19 века в этой стране производилось половина всего мирового объема.

Технология изготовления не стояла на месте, что позволило Соединенным Штатам в конце 19 века вырваться вперед.

В то время из этого сплава начали изготавливать рельсы, водопроводные и канализационные трубы, камины, и такие сложные инженерно-строительные сооружения, как мосты.

Достоинства и недостатки

Этот материал, как и любой другой, имеет свои сильные и слабые стороны.

К достоинствам чугуна относятся такие факторы:

Иногда его даже сравнивают по характеристикам со сталью, ведь определенные его виды отличаются повышенной прочностью.
Длительное время сохраняет температуру: при нагревании тепло по нему распределяется равномерно и долгое время остается неизменным.
Является экологически чистым материалом, благодаря чему нередко используется при изготовлении посуды, в которой непосредственно будет готовиться пища.
Не реагирует на кислотно-щелочную среду.
Является долговечным материалом.
Чем дольше используется изделие из этого материала, тем лучше становится его качество.
Этот материал является абсолютно безвредным для организма человека.

К недостаткам можно отнести следующие факторы:

Может покрываться ржавчиной даже при непродолжительном нахождении в нем воды.
Является весьма дорогостоящим материалом, но несмотря на это, целиком оправдывает себя. Качество, практичность и надежность — вот основные признаки изделий, изготовленных из этого сплава.
Серый чугун характеризуется маленькой пластичностью.
Белый — весьма хрупок и идет чаще всего на переплавку.

Определяем происхождение по типу детали

Рассмотрев подробные характеристики этих сплавов, можно уверенно пользоваться знаниями о том, чугун от стали чем отличается. Имея перед собой металлический предмет, сомневаясь в его происхождении, рационально сразу вспомнить главные отличительные технологические свойства. Итак, чугун – это литейный материал. Из него производят простую посуду, массивные трубы, корпусы станков, двигателей, крупные объекты несложной конфигурации. Из стали изготавливают детали всех размеров и сложности, так как для этого применяются ковка, штамповка, волочение, прокатывание и другие способы обработки металла давлением. Таким образом, если стоит вопрос о происхождении арматуры, сомнений быть не может – это сталь. Если интересует происхождение массивного казана – это чугун. Если же необходимо узнать, из чего изготовлен корпус двигателя или коленчатого вала – следует прибегнуть к иным вариантам распознавания, так как возможны оба варианта.

Характерные черты и свойства чугуна

Этот металлический сплав обладает такими свойствами:

Физические свойства: удельный вес, действительная усадка, коэффициент линейного расширения. Например, содержание углерода в чугуне напрямую влияет на его удельный вес.
Тепловые свойства. Теплопроводность обычно рассчитывают по правилу смещения. Для твердого состояния металла объемная теплоемкость составляет 1 кал/см3*оС. Если металл находится в жидком состоянии, то она примерно равна 1,5 кал/см3*оС.
Механические свойства. Примечательно, что на эти свойства влияет как сама основа, так и форма и размеры графита. Серый чугун с перлитной основой является наиболее прочным, а с ферритной — самым пластичным. Пластинчатая форма графита характеризуется максимальным снижением прочности, в то время как у шаровидной формы это снижение минимально.
Гидродинамические свойства. Наличие в составе марганца и серы влияет на вязкость материала. Также она имеет свойство увеличиваться, когда температура сплава переходит точку начала затвердевания.
Технологические свойства. Этому металлу характерны отличные литейные качества, а также стойкость к износу и вибрации.
Химические свойства. По мере убывания электродного потенциала структурные составляющие сплава располагаются в следующем порядке: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

На свойства сплава также оказывают влияние специальные примеси:

Добавление серы значительно уменьшает текучесть и снижает тугоплавкость.
Фосфор позволяет изготовить изделия разнообразной формы, но при этом уменьшает его прочность.
Добавление кремния уменьшает температуру плавления материала, а также заметно улучшает литейные свойства. Содержание кремния в различном процентном соотношении дает возможность получить сплавы разного цвета: от ферритного до чисто белого.
Присутствие в сплаве марганца значительно повышает твердость и прочность материала, но при этом ухудшаются его литейные и технологические качества.
Кроме этих примесей в состав сплава могут также входить иные компоненты. В таком случае материалы называют легированными. Чаще всего к чугуну примешиваются титан, алюминий, хром, медь и никель.

Состав и структура металла

Чугун в качестве структурного материала представлен металлической полостью с графитными включениями. Основными его компонентами выступают перлит, ледебурит и пластичный графит. Интересно, что в различных видах сплавов эти элементы присутствуют в неодинаковых пропорциях либо могут совсем отсутствовать.

По своей структуре чугунный сплав разделяется на следующие разновидности:

Перлитный.
Ферритный.
Ферритно-перлитный.

При этом графит может присутствовать в нем в одной из таких форм:

Шаровидной: графит принимает эту форму при добавлении присадки магния. Обычно она свойственна высокопрочным чугунным изделиям.
Пластичной: графит напоминает форму лепестков (именно в такой форме он присутствует в обычном чугуне). Такой материал характеризуется повышенной пластичностью.
Хлопьевидной: такая форма получается в процессе отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидной форме встречается в составе ковкого чугуна.
Вермикулярной: графит в этой форме присутствует в сером чугуне. Она разрабатывалась специально для повышения его пластичных свойств.

Как звучит

Интересная особенность заключается в том, как отличить чугун от стали по звуку. Эти два сплава звучат по-разному. Вовсе не обязательно производить музыкальный аккомпанемент на имеющихся экспериментальных объектах. Но необходимо иметь оба образца либо обладать опытным слухом в данном вопросе. Сталь характеризуется более высокой плотностью, что отражается на ее звучании. При ударе о нее металлическим предметом звук получается намного более звонкий, нежели в той же ситуации с чугуном.

Для того чтобы знать, чугун от стали чем отличается, необходимо иметь немного знаний об этих материалах и определенный опыт. Ведь опытный профессионал в сфере ковки, шлифования, фрезерования, сверления, точения, термообработки или сварки, металлург или техник легко отличает их между собой, оценив лишь визуально или на ощупь.

Производственные технологии

Как известно, чугун производится в специальных доменных печах. Основным сырьем для его получения служит железная руда. Технологический процесс изготовления состоит в восстановлении оксидов железной руды и получении в результате этого иного материала — чугуна. Для его изготовления используются такие виды топлива, как кокс, термоантрацит, природный газ.

Для производства одной тонны чугуна требуется около 550 килограмм кокса и приблизительно тонна воды. Объемы загружаемой в печь руды будут зависеть от содержания в ней железа. Как правило используют руду, в составе которой содержится железа не менее 70%. Все дело в том, что экономически нецелесообразно использовать меньшую его концентрацию.

Первым этапом производства чугуна является его выплавка. В доменную печь засыпается руда, а затем — коксующийся уголь, который необходим для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Эти составляющие во время горения принимают активное участие в протекающих химических реакциях в качестве восстановителей железа.

Тем временем в печь погружается флюс, который выступает в роли катализатора. Ускоряя плавку пород, он тем самым поддерживает скорейшее высвобождение железа. Немаловажно знать, что перед загрузкой в печь руда проходит необходимую предварительную обработку. Она измельчается на дробильной установке, поскольку более мелкие частицы плавятся быстрее. Затем ее промывают, чтобы удалить частицы, не содержащие металл. Далее сырье подвергается обжигу, вследствие чего из него извлекается сера и другие инородные компоненты.

На втором этапе производства в заполненную и готовую к эксплуатации печь подается через специальные горелки природный газ. Кокс участвует в разогреве сырья. Происходит выделение углерода, который, соединяясь с кислородом, образует оксид. Он, в свою очередь, способствует восстановлению железа из руды.

При увеличении объема газа в печи снижается скорость протекания химической реакции. Она может и совсем остановиться при достижении определённого соотношения газа. Углерод проникает в сплав и соединяется с железом, при этом образуя чугун. Нерасплавленные элементы остаются на поверхности и вскоре удаляются. Такие отходы называются шлаком. Его используют для изготовления других материалов.

Кованое железо | металлургия | Британика

кованые перила

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:: Уильям Фэйрберн

Похожие темы:: обработка железа штрафовать

См. весь связанный контент →

кованое железо , одна из двух форм, в которых железо получают плавлением; другой — чугун ( кв.в. ). Кованое железо представляет собой мягкую, пластичную, волокнистую разновидность, которая производится из полурасплавленной массы относительно чистых железных глобул, частично окруженных шлаком. Обычно он содержит менее 0,1% углерода и 1-2% шлака. Для большинства целей он превосходит чугун, который слишком тверд и хрупок из-за высокого содержания углерода. Еще в древности первое железо выплавляли непосредственно из железной руды путем нагревания последней в горне с древесным углем, который служил и топливом, и восстановителем. Затем смесь восстановленного железа и шлака, еще горячую, удаляли в виде куска и обрабатывали (обрабатывали) молотком, чтобы удалить большую часть шлака и сварить железо в связную массу.

В Европе было обнаружено, что кованое железо можно производить косвенным путем из чугуна, выплавленного в доменной печи. Один из наиболее широко используемых таких непрямых методов, называемый процессом лужения, был разработан Генри Кортом из Англии в 1784 году. Он заключался в плавлении чугуна в полой печи с последующим перемешиванием его стержнем, чтобы углерод в отлитом металле был удален. удаляются окислительными газами печи. По мере удаления углерода доля твердого обезуглероженного железа постепенно увеличивалась, и полученную густую смесь металла и шлака затем пропускали через отжимной пресс, который удалял большую часть избыточного шлака и формировал грубый цилиндр для последующей прокатки в более чистую форму. продукт.

Чугун | металлургия | Британика

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

В этот день в истории
Викторины
Подкасты
Словарь
Биографии
Резюме
Популярные вопросы
Обзор за неделю
Инфографика
Демистификация
Списки
#WTFact
Товарищи
Галереи изображений
Прожектор
Форум
Один хороший факт

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
#WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.

Студенческий портал
Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.