Чугун

Категория:

   Крановщикам и стропальщикам

Публикация:

   Чугун

Читать далее:

   Медь и ее сплавы

Чугун

Что называется чугуном?

Чугуном называется сплав железа с углеродом, получаемый путем плавки железной руды в доменных печах. Чугун содержит от 2 до 5% углерода. Как делятся доменные чугуны в зависимости от химического состава и назначения?
Б зависимости от химического состава и назначения доменные чугуны делятся на передельные, литейные и специальные.

Как разделяются чугуны в зависимости от характера соединения углерода с железом?

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

В зависимости от характера соединения углерода с железом чугуны делятся на белые и серые.

Чем характерен белый чугун?

Углерод в белом чугуне присутствует в виде цементита (FeO), поэтому он очень тверд и практически не обрабатывается, а используется для переделки в сталь и для других целей.

Излом белого чугуна имеет матово-белый цвет.

В каком состоянии находится углерод в сером чугуне?

В сером чугуне весь углерод или его часть находится в свободном состоянии в виде графита, который придает ему на изломе серый или темно-серый цвет. Серый чугун — основной литейный материал, он обладает вполне удовлетворительными механическими свойствами, дешев, имеет высокие литейные свойства и хорошо обрабатывается режущим инструментом.

Как обозначается серый чугун?

Серый чугун обозначается двумя буквами и двумя двухзначными числами через тире. Буквы СЧ означают серый чугун, первое двухзначное число — предел прочности на растяжение, второе — предел прочности при изгибе. Например, СЧ 18—36 — это серый чугун, предел прочности на растяжение 18, а предел прочности при Изгибе 36.

Чем отличается модифицированный чугун от обычного серого чугуна?

Модифицированный чугун отличается от обычного серого чугуна тем, что обладает повышенными механическими и литейными свойствами. Получают его путем добавления в жидкий серый чугун графитиру- ющих присадок (ферросилиция, еиликокальция или силикоалюминия). Марки модйфицированного чугуна: СЧ 28—48, СЧ 32—52 и др.

Каким образом получают высокопрочный чугун?

Высокопрочный чугун получают из серого чугуна путем присадки в ковш перед разливкой в формы магния. Получается чугун с шаровидным графитрм, обладающий высокими механическими и литейными свойствами.

Марки высокопрочного чугуна по ГОСТ 7293—54: ВЧ 45-0, ВЧ 45-5, ВЧ 40—10, ВЧ 50—1,5, ВЧ 60— 2. Буквы ВЧ означают высокопрочный чугун, первые две цифры—лредел прочности при растяжении, а последние— величину относительного удлинения при растяжений.

Как получают ковкий чугун?

Ковкий чугун получают путем длительного отжига белого чугуна в специальных печах, после чего в чугуне вместо свободного цементита образуется графит.

Марки ковкого чугуна по ГОСТ 1215—59: КЧ 30— 6, КЧ 33—8, КЧ 35—10, КЧ 37—12 и др. Буквы КЧ означают чугун ковкий, первые две цифры — предел прочности при растяжении, а последние—относительное удлинение при растяжении.

Какие детали изготовляют из серого чугуна в краностроении?

В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов> из серого чугуна не ниже марки G4 15—42 по ГОСТ 1412—54 «Отливки из серого чугуна» могут изготовляться: – зубчатые, червячные и ходовые колеса грузоподъемных кранов с ручным приводом; – червячные колеса с ободом из бронзы независимо от рода привода и режима работы крана; -барабаны, корпуса редукторов и блоки, за исключением блоков стреловых и башенных кранов; – колодки тормозов, кронштейны барабанов, корпуса подшипников и др.

Содержание углерода в чугуне | Справочник конструктора-машиностроителя

?Чугун — сплав железа с углеродом ( содержанием более 2, 14% ).
Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита.
В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют : бледный, бесцветный, ковкий и высокопрочные чугуны.
Чугуны держат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в отдельных событиях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др. ).

Чугу?н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2, 14 % ( точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний ).
Углерод в чугуне может содержаться в

виде цементита и графита.
В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют : бледный, бесцветный, ковкий и высокопрочные чугуны.
Чугуны держат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в отдельных событиях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др. ).
Обыкновенно, чугун хрупок.

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в итоге которого образуется графит хлопьевидной формы.
Металлическая основа такого чугуна : феррит и реже перлит.
Ковкий чугун получил свое название из — за повышенной пластичности и вязкости ( при всем при том, что обработке давлением не подвергается ).
Ковкий чугун обладает повышенной крепостью при растяжении и рослым сопротивлением удару.
Из ковкого чугуна изготовляют детали непростой фигуры : картеры заднего моста машин, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Включая небольшое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать сей материал для подробностей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам.
В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, ведущие ;
в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления.
Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

Углерод в чугуне может находиться в виде цементита, графита или в то же самое время в виде цементита и графита.
Возникновение постоянной фазы — графита в чугуне может происходить в итоге прямого выделения его из слабого ( твердого ) раствора или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита ( при замедленном охлаждении расплавленного

чугуна цементит может подвергнуться разложению РезС — > Fe + ЗС с образованием феррита и графита ).
Процесс формирования в чугуне ( стали ) графита называют графитизацией.

По содержанию углерода чугуны подразделяются на доэвтектический — 2, 14 …
4, 3 % С, эвтектический — 4, 3 % С и заэвтектический — 4, 3 …
6, 67 % С углерода.
Доэвтектические чугуны, включающие 2, 14 …
4, 3 % С, после окончательного охлаждения имеют структуру перлита, ледебурита ( перлит + цементит ) и вторичного цементита.
Эвтектический чугун ( 4, 3% С ) при температуре ниже + 727 °С состоит только из ледебурита ( перлит + цементит ).
Заэвтектический, который нельзя отменить 4, 3 …
6, 67 % С, при температуре ниже + 727 °С состоят из первичного цементита и ледебурита ( перлит + цементит ).

На практике наибольшее распространение получили доэвтектические чугуны, включающие 2, 4 …
3, 8% С углерода.
Тельное значение содержания углерода в чугуне определяется его технологическими характеристиками при литье — обеспечение хорошей жидкотекучести.
Жидкотекучесть — это способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полость формы, точно воспроизводить очертания и размеры отливки.
Увеличенное содержание углерода в чугуне выше 3, 8% С приводит к резкому возрастанию твердости и хрупкости.
Жидкотекучесть определяется по спиральной пробе, а ее величина по длине заполнения части спирали.
Усадка — уменьшение линейных и обьемных размеров металла, затопленного в фигуру при его кристаллизации и охлаждении.

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим типом : передельный чугун — П1, П2 ;
передельный чугун для отливок ( передельно — литейный ) — ПЛ1, ПЛ2, передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3, передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3 ;
чугун с пластинчатым графитом — СЧ ( цифры после букв « СЧ », значат величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм ) ;
антифрикционный чугун антифрикционный серый — АЧС, антифрикционный высокопрочный — АЧВ, антифрикционный ковкий — АЧК ;
чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ ( цифры после букв « ВЧ » означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлиненние ( % ) ;
чугун легированный со специальными свойствами — Ч.

CI (чугун) |

Чугун — группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%. ^[1] Составляющие сплава влияют на его цвет при изломе: белый чугун имеет примеси карбидов, которые позволяют трещинам проходить насквозь; серый чугун имеет графитовые чешуйки, которые отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленное количество новых трещин по мере разрушения материала.

Углерод (C) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами в количестве от 2,1–4 % масс. и 1–3 % масс. соответственно. Сплавы железа с меньшим содержанием углерода известны как стали. Хотя технически это делает эти базовые сплавы тройными сплавами Fe-C-Si, принцип затвердевания чугуна можно понять из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод. Поскольку составы большинства чугунов находятся примерно в точке эвтектики системы железо-углерод, температуры плавления тесно связаны между собой, обычно в диапазоне от 1150 до 1200 °C (от 2100 до 2,19 °C).0 °F), что примерно на 300 °C (572 °F) ниже температуры плавления чистого железа.

Чугун имеет тенденцию быть хрупким, за исключением ковких чугунов. Благодаря относительно низкой температуре плавления, хорошей текучести, литейности, отличной обрабатываемости, устойчивости к деформации и износостойкости, чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения и используются в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как цилиндры. головки (сокращение использования), блоки цилиндров и картеры коробок передач (сокращение использования). Он устойчив к разрушению и ослаблению при окислении (ржавчине).

Самые ранние артефакты из чугуна датируются 5 веком до н.э. и были обнаружены археологами на территории современного Цзянсу в Китае. Чугун использовался в древнем Китае для войны, сельского хозяйства и архитектуры. ^[2] В 15 веке чугун стал использоваться для артиллерийских работ в Бургундии, Франции и в Англии во время Реформации. ^[3] Первый чугунный мост был построен в 1770-х годах Авраамом Дарби III и известен как Железный мост. Чугун также используется в строительстве зданий.

Производство

Чугун производится путем повторного плавления чугуна, часто вместе со значительным количеством железного лома, стального лома, известняка, углерода (кокса) и принятия различных мер для удаления нежелательных примесей. Фосфор и сера могут выгореть из расплавленного железа, но при этом выгорает и 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. Затем в расплав добавляются другие элементы, прежде чем окончательная форма будет получена путем литья. ^{[ Quote required ]}

Железо иногда плавят в специальных доменных печах, известных как вагранки, но чаще плавят в электрических индукционных печах или электродуговых печах. ^{[ citation required ]} После завершения плавки расплавленное железо выливается в раздаточный котел или ковш.

Типы

Легирующие элементы

Железоцементит метастабильная диаграмма.

Свойства чугуна изменяются путем добавления различных легирующих элементов или сплавов. После углерода кремний является наиболее важным сплавом, потому что он вытесняет углерод из раствора. Вместо этого углерод образует графит, что приводит к более мягкому железу, уменьшает усадку, снижает прочность и плотность. Сера, если она присутствует, образует сульфид железа, который предотвращает образование графита и увеличивает твердость. Проблема с серой заключается в том, что она делает расплавленный чугун вязким, что приводит к кратковременным дефектам. Чтобы противодействовать воздействию серы, добавляют марганец, потому что они образуют сульфид марганца вместо сульфида железа. Сульфид марганца легче расплава, поэтому он всплывает из расплава в шлак. Количество марганца, необходимое для нейтрализации серы, составляет 1,7 × содержание серы + 0,3%. Если добавить больше этого количества марганца, то образуется карбид марганца, который увеличивает твердость и холодостойкость, за исключением серого чугуна, где до 1% марганца увеличивает прочность и плотность. ^[4]

Никель является одним из наиболее распространенных легирующих элементов, поскольку он очищает структуру перлита и графита, повышает ударную вязкость и выравнивает разницу в твердости между толщинами срезов. Хром добавляют в ковш в небольших количествах для уменьшения количества свободного графита, получения отбела и потому, что он является мощным стабилизатором карбида; никель часто добавляют вместе. Вместо 0,5% хрома можно добавить небольшое количество олова. Медь добавляется в ковш или в печь в количестве порядка 0,5–2,5% для уменьшения отбела, рафинирования графита и повышения текучести. Молибден добавляется в количестве порядка 0,3–1% для увеличения холода и улучшения структуры графита и перлита; его часто добавляют в сочетании с никелем, медью и хромом для получения высокопрочного железа. Титан добавляют в качестве дегазатора и раскислителя, но он также увеличивает текучесть. В чугун добавляют 0,15–0,5 % ванадия для стабилизации цементита, повышения твердости, повышения износостойкости и теплостойкости. 0,1–0,3% циркония способствует образованию графита, раскислению и повышению текучести. ^[4]

В расплавы ковкого чугуна добавляют висмут в количестве 0,002–0,01%, чтобы увеличить количество добавляемого кремния. В белый чугун добавляется бор для облегчения производства ковкого железа; он также снижает огрубляющий эффект висмута. ^[4]

Серый чугун

Основная статья: Серый чугун

Серый чугун характеризуется графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет. Это наиболее часто используемый чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса. Большинство чугунов имеют химический состав: 2,5–4,0% углерода, 1–3% кремния и остальное железо. Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью. Эти механические свойства контролируются размером и морфологией графитовых чешуек, присутствующих в микроструктуре, и могут быть охарактеризованы в соответствии с рекомендациями ASTM. ^[5]

Белый чугун

Белый чугун имеет белые изломы из-за присутствия цементита. При более низком содержании кремния (графитирующий агент) и более высокой скорости охлаждения углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы Fe ₃ C, а не графита. Цементит, выделяющийся из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит). Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут ингибировать пластическую деформацию, препятствуя движению дислокаций через ферритовую матрицу). Скорее, они повышают объемную твердость чугуна просто благодаря своей очень высокой твердости и значительной объемной доле, так что объемную твердость можно приблизительно определить по правилу смесей. В любом случае, они предлагают жесткость за счет жесткости. Поскольку карбид составляет большую часть материала, белый чугун можно с полным основанием отнести к кермету. Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря хорошей твердости и стойкости к истиранию и относительно низкой стоимости он находит применение в таких областях, как изнашиваемые поверхности (рабочее колесо и улитка) шламовых насосов, вкладыши корпуса и подъемные стержни в шарах. мельницы и мельницы самоизмельчения, шары и кольца в угольных измельчителях, а также зубья ковша обратной лопаты (хотя для этого применения чаще используется литая мартенситная сталь со средним содержанием углерода).

Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы полностью затвердеть расплав в виде белого чугуна. Однако можно использовать быстрое охлаждение для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя ядро ​​из серого чугуна. Полученная отливка, называемая охлажденной отливкой , обладает преимуществами твердой поверхности и несколько более жесткой внутренней части.

Сплавы белого чугуна с высоким содержанием хрома позволяют отливать в песчаные формы массивные отливки (например, рабочее колесо весом 10 тонн), т. е. не требуется высокая скорость охлаждения, а также обеспечивают впечатляющую стойкость к истиранию. ^{[ необходима ссылка ]} Эти сплавы с высоким содержанием хрома приписывают свою превосходную твердость присутствию карбидов хрома. Основной формой этих карбидов являются эвтектические или первичные карбиды M ₇ C ₃ , где «M» представляет железо или хром и может варьироваться в зависимости от состава сплава. Эвтектические карбиды формируются в виде пучков полых гексагональных стержней и растут перпендикулярно гексагональной плоскости основания. Твердость этих карбидов находится в пределах 1500-1800HV ^[6]

Ковкий чугун

Основная статья: Ковкий чугун

Ковкий чугун представляет собой отливку из белого чугуна, которая затем подвергается термообработке при температуре около 900 °C (1 650 °F). Графит в этом случае выделяется гораздо медленнее, так что поверхностное натяжение успевает сформировать из него сфероидальные частицы, а не чешуйки. Из-за меньшего соотношения сторон сфероиды относительно короткие и находятся далеко друг от друга, а также имеют меньшее поперечное сечение по отношению к распространяющейся трещине или фонону. Кроме того, они имеют тупые границы, в отличие от чешуек, что облегчает проблемы с концентрацией напряжений, с которыми сталкивается серый чугун. В целом свойства ковкого чугуна больше похожи на свойства мягкой стали. Существует ограничение на то, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она изготавливается из белого чугуна.

Ковкий чугун

Основная статья: Ковкий чугун

Более поздняя разработка — с шаровидным графитом или из ковкого чугуна . Небольшие количества магния или церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост графитовых отложений, связываясь с краями графитовых плоскостей. Наряду с тщательным контролем других элементов и времени это позволяет углероду отделяться в виде сфероидальных частиц по мере затвердевания материала. Свойства аналогичны ковкому чугуну, но детали можно отливать с большим сечением.

Таблица сравнительных качеств чугунов

Наименование	Номинальный состав [% по массе]	Форма и состояние	Предел текучести [тыс.фунтов/кв.дюйм (смещение 0,2%)]	Прочность на растяжение [ksi]	Удлинение [% (в 2 дюймах)]	Твердость [шкала Бринелля]	Использование
Серый чугун (ASTM A48)	С 3,4, Si 1,8, Mn 0,5	Отливка	—	50	0,5	260	Блоки цилиндров двигателей, маховики, картеры коробок передач, станочные базы
Белый чугун	C 3,4, Si 0,7, Mn 0,6	Литой (как литой)	—	25	0	450	Несущие поверхности
Ковкий чугун (ASTM A47)	C 2,5, Si 1,0, Mn 0,55	Литой (отожженный)	33	52	12	130	Подшипники полуосей, опорные колеса, автомобильные коленчатые валы
Чугун с шаровидным графитом	C 3,4, P 0,1, Mn 0,4, Ni 1,0, Mg 0,06	Отливка	53	70	18	170	Шестерни, распределительные валы, коленчатые валы
Ковкий или шаровидный чугун (ASTM A339)	—	литье (закалка)	108	135	5	310	—
Никель-твердый тип 2	C 2,7, Si 0,6, Mn 0,5, Ni 4,5, Cr 2,0	Отлитый в песчаную форму	—	55	—	550	Высокопрочные изделия
Нирезист тип 2	C 3. 0, Si 2.0, Mn 1.0, Ni 20.0, Cr 2.5	Отливка	—	27	2	140	Стойкость к нагреву и коррозии

 

Ссылки:

https://en.wikipedia.org/wiki/Cast_iron

Кованое железо и чугун: сравнительный анализ

Железо является одним из наиболее легированных элементов на земле. Он сочетается с различными элементами, образуя множество материалов. Все эти материалы имеют различные желаемые свойства. Железо настолько универсально, что его сплавы также могут сочетаться с другими элементами, образуя тысячи новых материалов. Двумя хорошо известными типами железа являются кованое железо и чугун. В этой статье мы будем анализировать и сравнивать кованое железо с чугуном. Мы обсудим их отличительные свойства, преимущества, недостатки и области применения.

Кованое железо

Кованое железо представляет собой сплав железа, который содержит очень незначительное количество углерода (менее 0,08%). Это почти чистое железо. Его также можно описать как железо, нагретое и обработанное с помощью инструментов. Слово «сделано» само по себе является причастием прошедшего времени работы. Кованое железо представляет собой высокоочищенное железо с небольшим количеством добавленного шлака.

Свойства кованого железа

Свойства кованого железа следующие:

• Он очень пластичен и поддается сварке. Это позволяет разогревать его и придавать ему различные формы.
• Благодаря очень низкому содержанию углерода кованое железо является пластичным. Он также относительно легкий по сравнению с кованым железом и чугуном.
• Устойчив к усталости. Под воздействием большой нагрузки он деформируется, прежде чем выйти из строя.
• Обладает высокой прочностью на растяжение.
• Плавится при высокой температуре 1540°C.

Кованое железо и сталь имеют несколько схожих свойств. Одной из причин этого является столь же низкое содержание углерода. Люди часто задают вопросы типа: может ли кованое железо ржаветь? Или кованое железо прочнее стали?

Прежде всего, ржавчина – это окисление железа. Кованое железо на 99% состоит из железа, поэтому ржавеет. Что касается прочности, более высокое содержание углерода в стали делает ее прочнее, тверже и менее податливой, чем кованое железо.

Применение кованого железа

С появлением более дешевых и лучших альтернатив, таких как сталь, кованое железо находит все меньше применений в металлургии. Ниже приведены некоторые из его применений:

• Вы можете использовать его для изготовления творческих работ, таких как ворота и перила.
• Используется для изготовления поручней.
• Кованое железо используется в производстве болтов и гаек.
• Может использоваться для изготовления цепей.

Чугун

Стул из чугуна

Чугун относится к сплавам железа и углерода, которые содержат 2-4% углерода. Вы можете переплавить, залить в форму и дать этому сплаву затвердеть. Отсюда и название «литое железо». Плавка чугуна или железной руды и смешивание их с другими сплавами или металлическим ломом образуют чугун.

Возможно, вам будет интересно узнать, что существует четыре типа чугуна, различающихся по своим основным свойствам. Какие четыре типа чугуна существуют? Это:

1. Белый чугун: Содержит карбиды, обеспечивающие хорошую износостойкость, высокую прочность на сжатие и твердость.
2. Серый чугун: Содержит графит в своей микроструктуре. Он легко обрабатывается и устойчив к износу.
3. Ковкий чугун: Это форма серого чугуна, которая содержит небольшое количество цезия и магния. Эти элементы образуют узелки графита в сером чугуне, что приводит к высокой прочности и пластичности.
4. Ковкий чугун: Когда белый чугун подвергается термической обработке для повышения его пластичности, он образует ковкий чугун.

Свойства чугуна

Чугун обычно обладает некоторыми отличительными свойствами. Эти свойства, которые являются результатом его смешанной микроструктуры, следующие:

• Хрупкий и относительно тяжелый.
• При сравнении кованого железа и чугуна кованое железо имеет относительно низкую температуру плавления (от 1150 до 1200°C).
• Обладает отличной текучестью, литьем и обрабатываемостью.
• Устойчив к износу и деформации.
• Несмотря на низкую прочность на растяжение, прочность на сжатие чугуна очень высока

Применение чугуна

Теперь, когда мы обсудили его свойства, возникает следующий вопрос: для чего используется чугун? Ниже приведены некоторые области применения чугуна:

• Автомобильная промышленность использует его для производства автомобильных деталей, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров, шестерни, распределительные валы и т. д.
• Используется для изготовления кухонной утвари, контактирующей с теплом.
• Вы также можете использовать его для трубопроводов.