Классификация чугунов и их маркировка: Классификация и маркировка чугунов

Содержание

1.2. Классификация и маркировка чугунов.

В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают: белые, серые, высокопрочные, ковкие чугуны и чугуны с вермикулярным графитом.

Белыми называют чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (карбид железа).

В остальных видах чугунов (серые, высокопрочные, ковкие, с вермикулярным графитом) углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита.

В серых чугунах – в пластинчатой или червеобразной форме; в высокопрочных – в шаровидной форме, в ковких – в хлопьевидной форме. Чугуны с вермикулярным графитом имеют две формы графита – шаровидную (до 40%) и вермикулярную (в виде мелких тонких прожилок).

Чугуны маркируют двумя буквами, обозначающих разновидность чугуна, и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления σв при растяжении в МПа·10-1. Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85), чугун с вермикулярным графитом – ЧВГ (ГОСТ 28384 -89):

СЧ 10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;

ВЧ 70 — высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 700 МПа;

КЧ 35 — ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 350 МПа;

ЧВГ 40 – чугун с вермикулярным графитом с пределом прочности при растяжении 400 МПа.

Различают еще чугуны с особыми свойствами:

  1. антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585-85) – обозначаются первыми буквами АЧ и порядковым номером, например,

АЧС-1 – антифрикционный серый чугун с порядковым номером марки 1;

АЧВ-2 – антифрикционный высокопрочный чугун с порядковым номером марки 2;

АЧК-2 – антифрикционный ковкий чугун с порядковым номером марки 2;

  1. жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769 – 82) – обозначаются буквами ЖЧ, после которых идет буквенное обозначение легирующих элементов (Н – никель, Д – медь и др., аналогично обозначению легирующих элементов в стали) и цифры, указывающие концентрацию элементов в %%; например,

ЖЧХ-2,5 – жаростойкий чугун хромистый с содержанием хрома 2,5%;

ЖЧС-5,5 – жаростойкий чугун, легированный кремнием с содержанием 5,5%;

2. Классификация и маркировка цветных металлов и сплавов.

2.1. Алюминий и алюминиевые сплавы.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета в изломе, легкий (имеет малую плотность 2,7 г/см3), обладает высокими тепло- и электропроводностью, стоек к коррозии, пластичен, хорошо обрабатывается методами пластического деформирования, хорошо сваривается всеми видами сварки, плохо поддается обработке резанием (малая прочность).

В зависимости от степени чистоты алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).

Алюминий маркируют буквой «А» и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% алюминия. Буква «Е» обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.

Примеры:

А999 — алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% алюминия;

А5 — алюминий технической чистоты, в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ 4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы алюминий-марганец (Al–Mn) и алюминий-магний (Al–Mg): AМц; АМг1; АМг4,5; АМг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящих в состав сплава компонентов, и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах.

К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюмины, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. Дуралюмины маркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.

Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами «АД» и условным обозначением степени его чистоты: АДОч (не менее 99,98% Al), АДООО (не менее 99,80% Аl), АДО (99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД (не менее 98,80% Аl).

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладают хорошей жидкотекучестью, имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются буквами «АЛ» с последующим порядковым номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.

Иногда маркируют по составу: АК7М2; АК21М2,5Н2,5; АК4МЦ6. В этом случае «М» обозначает медь. «К» — кремний, «Ц» — цинк, «Н» — никель; цифра — среднее % содержание элемента.

Из алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют подшипники и вкладыши, как литьем, так и обработкой давлением. Такие сплавы маркируют буквой «А» и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. В первые два сплава входят в указанное количество олова и меди (первая цифра-олово, вторая-медь в %), в третий — 2,7-3,3% Ni и в четвертый — медь сурьма и теллур.

Классификация и маркировка чугунов | Справочник конструктора-машиностроителя

?Половинчатый чугун тот, в котором одна часть углерода находится в объединенном состоянии ( Ссвяз.
> 0, 8 % ), а остальная в вольном Излом половинчатого чугуна частично белый ( в местах залегания ледебурита ), частично серый ( в местах, где расположены включения графита ).
Половинчатые чугуны, так же как и бледные, для изготовления деталей автомобилей не используются.

Нам попал в наследство саманный дом сверху обитый деревянной доской, свободный, свежий летом и теплый зимой, но победили осы, они роют и строят гнезда внутри самана.
Нам хочется его реставрировать, но не знаем как, боимся, что он рассыпется, а в планах снять дощечку, заделать все осники и сверху оббить сайдингом, но не знаем как это сделать , если снимем дощечку сверху .
Если можно помогите нам советом.
Спасибо.

Серый чугун — наиболее широко применяемый вид чугуна

( машиностроение, сантехника, строительные конструкции ) — имеет включения графита пластинчатой формы.
Для подробностей из серого чугуна характерны небольшая чувствительность к действию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях подробностей ( в 2 — 4 раза выше, чем у стали ).
Важная конструкционная особенность серого чугуна — выше, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение.
Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугуна.
Свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы, фигуры, величины, числа и характера распределения включений графита.
Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, лафетов и т.д.
Для менее ответственных деталей используют серый
чугун
с ферритно — перлитной металлической основой.

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.

Чем компактнее форма включений графита и чем меньше их число, тем в наименьшей степени они ослабляют металлическую основу, тем выше крепость и пластичность чугуна при одной и той же структуре металлической основы.
Так, чугун с шаровой формой включений графита имеет гораздо более высокую крепость при растяжении и изломе, чем

чугун с пластинчатой формой графитных включений ( отсюда и название чугуна — высокопрочный ).

, который нельзя отменить металл с невысокой плотностью.
Удельная прочность титана выше, чем у конструкционных многих легированных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%.
Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна.
Для получения сплавов с усовершенствованными характеристиками его легируют алюминием, хромом, молибденом.
Титан и его сплавы маркируют буквами «ВТ» и порядковым номером :

Высокопрочные чугуны ( ГОСТ 7293 ) могут иметь ферритную ( ВЧ 35 ), феррито — перлитную ( ВЧ45 ) и перлитную ( ВЧ 80 ) металлическую основу.
Зарабатывают эти чугуны из бесцветных, в результате модифицирования магнием или церием ( добавляется 0, 03…0, 07% от массы отливки ).

По сравнению с серыми чугунами, механические свойства повышаются, это порождено отсутствием неравномерности в распределении усилий из — за шаровой формы графита.

Классификация и маркировка чугунов.

    Чугун – это железоуглеродистый сплав, который содержит более 2,14% углерода. Кроме углерода в чугуне находится кремний 2-4%, марганец £ 2%, вредные примеси S и P £ 0,3. Содержание углерода в промышленных чугунах от 2 до 4%.

 

Классификация чугунов по виду углерода в структуре.

1. Углерод может находиться в структуре в виде графита, т.е. в свободном состоянии. Такие чугуны называются литейными серыми чугунами.

2. Углерод может находиться в структуре в связанном состоянии в виде цементита. Такие чугуны называются белыми.

 

Белый чугун.

Основные свойства.

1.Высокая твёрдость и износостойкость создаются наличием в структуре цементита.

2. Повышенная коррозионная стойкость в атмосферных условиях.

3. Очень хрупкий, плохо обрабатывается резаньем.

    Как конструкционный материал он не используется и не маркируется. Он используется, в основном, для передела в сталь и производства ковкого чугуна.

Обычный серый чугун.

Основные свойства.

1. Самая низкая прочность среди серых чугунов.

2. Самая низкая ударная вязкость

KCV < 0,1 МДж/м2

3. Повышенная коррозионная стойкость в атмосферных условиях.

4. Высокие антифрикционные свойства.

Маркировка обычных серых чугунов.

СЧ30

              sв(кгс/мм2)

СЧ10

Маркировка антифрикционных чугунов

АЧС 1,2,3,4   цифры № в ГОСТе.

Антифрикционные свойства определяются соотношением феррита и перлита, и графита.

Область применения обычных серых чугунов:

— станины металлорежущих станков, маховики, шкивы, подшипники скольжения.

В судостроении из серого чугуна изготавливают грибные винты, трубы, детали арматуры, кнехты, планки и т.д.

Ковкий чугун.

Основные свойства:

1. Более высокая прочность и пластичность по сравнению с обычным серым чугуном.

2. Высокая коррозионная стойкость.

3. Лучше, чем обычный серый чугун переносит знакопеременные нагрузки.

 

Получают такой чугун из белого путём длительного отжига, т.е. сначала получают отливку со структурой белого чугуна, а затем её отжигают.

Маркировки ковкого чугуна.

КЧ 37-12 — d=12%

sв=37кгс/мм2 или 370 МПа

Ковкий антифрикционный чугун.

АЧК 1,2…- цифры № в ГОСТе.

 

Применение ковкого чугуна:

1. подшипники скольжения.

2. изделия, которые подвергаются в работе ударным нагрузкам – муфты, шестерни.

 

В судостроении из него изготавливают детали судового оборудования и арматуру (детали клапанов, задвижки, иллюминаторы, дверные ручки и т.д.).

Высокопрочный чугун.

Основные свойства:

1. Самая высокая прочность sв ³ 1400МПа. Выше прочности углеродистой стали при достаточной пластичности.

Высокая прочность за счет того, что графит в структуре в виде шариков, которые являются наименьшими концентраторами напряжений.

Получают высокопрочный чугун путём модифицирования магнием, церием. В расплав серого чугуна добавляют небольшое количество модификаторов. Под их действием пластинки графита не разрастаются и оборачиваются в шарики.

Область применения высокопрочных чугунов.

1. Отливки сложной формы, которые испытывают большие механические нагрузки (детали турбины, коленчатые валы автомобилей).

 

В судостроении он используется для изготовления коленчатых волов, картеров, шатунов, деталей обогревающих и охлаждающих трубопроводов, труб и т.д.

Маркировка высокопрочных чугунов.

ВЧ45-5 — d=5%, sв=45кгс/мм2 – старая маркировка

ВЧ45 – новая маркировка.

Антифрикционные высокопрочные чугуны.

АЧВ 1,2,3      Цифры № в ГОСТе.

Легированные чугуны.

    Легированные чугуны – это чугуны, в которых введены специальные элементы, например, хром, ванадий, молибден, никель, титан и т.д.

    Легирующие элементы повышают прочность, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость и др. свойства.

Маркировка легированных чугунов.

Легированные чугуны маркируются буквой Ч, далее стоит буква указывающая на основной легирующий компонент и цифра, показывающая количество этого компонента в процентах. Буква Ш в конце марки — чугун с шаровидным графитом.

Все легированные чугуны обладают повышенной жаростойкостью, коррозионной стойкостью и износостойкостью

Хромистые чугуны: ЧХ1, ЧХ16, ЧХ22.

Кремнистые чугуны: ЧС5, ЧС15М3, ЧС5Ш.

Алюминиевые: ЧЮ22Ш, ЧЮ6С5, ЧЮХШ.

 

Характеристика и классификация чугунов | Сварка и сварщик

Чугун
сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2,14 до 6,67%. Наряду с углеродом в чугуне содержится кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (Р). Содержание серы (S) и фосфора (Р) в чугуне больше, чем в стали. В специальные (легированные) чугуны вводят легирующие добавки — никель (Ni), молибден (Mo), ванадий (V), хром (Сr) и др.

Чугун делят:

  • по структуре — на белый, серый и ковкий;
  • по химическому составу — на легированный и нелегированный.
Белый чугун
это такой чугун, в котором большая часть углерода химически соединена с железом в виде цементита Fe3C. Цементит имеет светлый цвет, обладает большой твердостью и хрупкостью. Поэтому белый чугун также имеет в изломе светло-серый, почти белый цвет, очень тверд, не поддается механической обработке и сварке, поэтому ограниченно применяется в качестве конструкционного материала. Белые чугуны используются для получения ковких чугунов.
Серый чугун
это такой чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита. Серый чугун мягок, хорошо обрабатывается режущим инструментом, в изломе имеет темно-серый цвет. Температура плавления серого чугуна 1100-1250°С.

Чем больше в чугуне углерода, тем ниже температура его плавления и выше жидкотекучесть.

Кремний уменьшает растворимость углерода в железе, способствует распаду цементита с выделением свободного графита. При сварке происходит окисление кремния, оксиды кремния имеют температуру плавления более высокую, чем свариваемый металл, и тем самым затрудняют процесс сварки.

Марганец связывает углерод и препятствует выделению графита. Этим самым он способствует отбеливанию чугуна. Марганец образует сернистые соединения (MnS), нерастворимые в жидком и твердом чугунах и легкоудаляемые из металла в шлак. При содержании марганца более 1,5% свариваемость чугуна ухудшается.

Сера в чугунах является вредной примесью, она затрудняет сварку, понижает прочность и способствует образованию горячих трещин. Сера образует с железом химическое соединение — сернистое железо, препятствует выделению графита и способствует отбеливанию чугуна. Верхний предел содержания серы в чугунах 0,15%. Для ослабления вредного влияния серы в чугунах содержание марганца должно быть в три раза больше.

Фосфор в чугуне увеличивает жидкотекучесть и улучшает его свариваемость, но одновременно понижает температуру затвердевания, повышает хрупкость и твердость. Содержание фосфора в серых чугунах не должно превышать 0,3%.

По ГОСТ 1412-79 марку серого чугуна обозначают буквами СЧ и двумя числами, из которых первое обозначает величину временного сопротивления чугуна при растяжении в МН/м2, а второе — то же, при изгибе.

Ковкий чугун получают из белого чугуна термической обработкой — длительной выдержкой при температуре 800-850°С. При этом углерод в чугуне выделяется в виде хлопьев свободного углерода, располагающихся между кристаллами чистого железа. В зависимости от режима термической обработки получают ковкий чугун ферритной или перлитной структуры. При нагреве ковких чугунов свыше 900°С в зависимости от скорости охлаждения графит может распадаться и образовывать химическое соединение с железом — цементит (Fe3C), при этом деталь теряет свойства ковкого чугуна. Это затрудняет сварку ковкого чугуна, так как для получения первоначальной структуры ковкого чугуна его приходится после сварки подвергать полному циклу термообработки.

Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и двумя числами: первое — указывает временное сопротивление при растяжении, МН/м, второе — относительное удлинение, %.

Легированные чугуны имеют специальные примеси Сr, Ni, благодаря которым повышаются его кислотостойкость, прочность при ударных нагрузках и др.

Высокопрочный чугун получают из серого чугуна специальной обработкой — введением в жидкий чугун при температуре не ниже 1400°С чистого магния (Mg) или его сплавов. Графит в высокопрочном чугуне имеет сфероидальную форму.

Свариваемость чугуна

Чугун является трудносвариваемым сплавом. Трудности при сварке чугуна обусловлены его химическим составом, структурой и механическими свойствами, при сварке чугуна необходимо учитывать следующие его свойства: жидкотекучесть, поэтому сварка выполняется только в нижнем положении; малая пластичность, характеризующаяся возникновением в процессе сварки значительных внутренних напряжений и закалочных структур, которые часто приводят к образованию трещин; интенсивное выгорание углерода, что приводит к пористости сварного шва; в расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких оксидов, температура плавления которых выше, чем чугуна. Сварка чугуна применяется в основном для исправления литейных дефектов, при ремонте изношенных и поврежденных деталей в процессе эксплуатации и при изготовлении сварных конструкций.

Классификация, маркировка, применение машиностроительных чугунов — Студопедия

Чугун содержат углерода выше 2,14%.

Кроме углерода в чугуне содержаться примеси марганца (0,5-1,5%), кремния (0,5-4,0%), фосфора (0,07-2,0%), серы (0,02-0,07%). Могут также содержаться различные элементы, специально введенные для придания чугуну тех или иных свойств. Такие чугуны называются легированными. Эти примеси существенно влияют на структуру и свойства чугуна.

Содержащийся в чугуне углерод в зависимости от ряда факто­ров может находиться или в связанном с железом состоянии в виде цемента, или в свободном состоянии в виде графита, или одновремен­но в виде цемента и графита.

На свойства чугуна в значительной мере влияют количественные соотношения связанного и свободного угле­рода.

Чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоя­нии в виде цемента, называется белым (передельным) чугуном.

Цементит придает излому чугуна специфический белый цвет и металли­ческий блеск. Белый чугун отличается высокой твердостью и хрупкостью, обработке резанием не поддается. Основное коли­чество белого чугуна идет на передел в сталь.

Чугуны, содержащие свободный углерод в виде графита, назы­вают серым чугуном, так как их цвет в изломе бархатисто-се­рый из-за черных включений графита.


Благодаря наличию углерода в виде графита, чугун имеет следующие преимущества перед сталью:

1) увеличение массового содержания углерода повышает литейные свойства чугуна. Более низкая температура плавления чугуна по сравнению со сталью и окончание кристаллизации при постоянной температуре (образование эвтектики) обеспечивает не только удобство в работе, но и лучшие жидкотекучесть и заполняемость формы. Таким образом, углерод улучшает литейные свойства чугуна и позволяет получить качественное тонкостенное литье:

2) чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами благодаря смазывающему действию графита;

3) наличие графитовых включений быстро гасит вибрации и резонансные колебания;

4) чугун почти нечувствителен к дефектам поверхности, надрезам и т.д.;

5) наличие графита облегчает обрабатываемость резанием, делает стружку ломкой (стружка ломается, когда резец дойдет до графи­тового включения).

Серый чугун. Чугун, в котором графит имеет форму пластин различного размера, называют серым чугуном. Он получается непосредственно при кристаллизации из жидкого состояния.

Серый чугун имеет низкие характеристики механических свой­ств при испытаниях на растяжение.

Однако серый чугун обладает хо­рошими литейными свойствами и позволяет получить дешевое литье, так как при низкой стоимости обладает хорошей жидкотекучестью и малой усадкой. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом, об­ладает хорошими антифрикционными свойствами, гасит вибрации и резонансные колебания.


В соответствии с ГОСТ 1412-85 серый чугун маркируется буквами СЧ (серый чугун) и двумя цифрами, которые показывают минимальное значение предела прочности при растяжении (σВ, МПа).

Марки серого чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45.

Серый чугун применяют для отливки станин мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих на износ в ус­ловиях больших давлений (дизельные цилиндры, блоки двигателей, де­тали металлургического оборудования и т.д.).

Высокопрочный чугун имеет тот же состав, что и серый, по форме графита шаровидная.

Получение такой формы графи­та обеспечивается обработкой (модифицированием) расплавленного чу­гуна присадками небольших добавок некоторых щелочных и щелочнозе­мельных металлов. Чаще для этой цели применяют магний в количество 0,03-0,07%.

Чугун с шаровидными графитом имеет значительно более высокую пластичность и прочность при растяжении и изгибе, чем чугун с пластинчатым графитом (отсюда и название чугуна — высокопрочный). Чугуны с шаровидным графитом имеют хорошие литейные свойства и обраба­тываемость резанием, способность вибрации, высокую износостойкость и т.д.

Маркируют высокопрочный чугун буквами ВЧ (ГОСТ 7293-85) и цифрой, характеризующей величину временного сопротивления при рас­тяжении (σВ, МПа). Марки высокопрочного чугуна: ВЧ30, ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ 80, ВЧ100.

Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различ­ных отраслях народного хозяйства: в авиастроении и дизелестроении для коленчатых валов, крышек цилиндров и других деталей; в тяжелом машиностроении — для многих деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании, например, для молотов, прессов; в химичес­кой и нефтяной промышленности — для корпусов насосов, вентилей и т.д.


Ковкий чугун получается в результате длительного отжига (760-10000С) из белого чугуна. В ковком чугуне весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в виде графита. Графит в ковком чугуне имеет форму хлопьев.

Название «ковкий» является условным, т.к. чугун ковке не подвергается.

В зависимости от структуры металлической основы различают ферритный и перлитный ковкий чугун. Ферритный чугун более мягкий и пластичный, перлитный более прочный и хрупкий.

Маркируют ковкий чугун КЧ и цифрами (ГОСТ 1259-79). Первые две цифры указывают предел прочности при растяжении (σВ, МПа), а вторые – относительное удлинение (δ, %).

Ковкий чугун широко применяют в сельскохозяйственном машиностроении (при изготовлении зубчатых колес, муфты, тормозные колодки), в автомобильной, тракторной и многих других отраслях промышленности.

По своим литейным механическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью.

По сравнению со сталью ковкий чугун более дешевый, имеет лучшие литейные свойства, прекрасно гасит возникающие в нем вибрации, меньшую чувствительность к надрезам.

По сравнению с серым чугуном ковкий чугун более пластичный, вязкий и прочный. Серьезным конкурентом ковкого чугуна является высокопрочный чугун, у которого высокие механические свойства получены при менее сложных технологических процессах.

Товарная классификация чугуна

Основным классификационным признаком чугуна как товарной продукции является его назначение.

По этому признаку его делят на:

— передельный,

— литейный.

— чугуны специального назначения.

Передельный чугун предназначен для передела на сталь в кон­вертерах, мартеновских и электрических печах. Производство этого чугуна очень велико – 90% всего металла, выплавляемого в доменных печах.

В качестве передельного преимущественно используют белый чугун. Для передельного чугуна важен только химический состав, так как он определяет способ и режим технологии его дальнейшего передела на сталь.

Химический состав передельного чугуна отражают в его марке, которая состоит из букв и порядкового номера.

Согласно ГОСТ 805-80 передельный чугун изготавливают:

1) для сталеплавительного производства марок П 1 и П 2. В зависи­мости от содержания марганца, фосфора и серы чугуны делят на три группы, три класса и пять категорий;

Литейный чугун является важнейшим машиностроительным материалом. Из него методом литья изготавливают многие металлоемкие детали машин и конструкций: станины, радиаторы, шестерни, валки прокатных станов и др.

В качестве литейного чугуна используют серый, высокопрочный чугун и меньшее количество ковкого.

Эти чугуны обладают высокими технологическими и эксплуатационными свойствами. Они являются прекрасным литейным материалом, хорошо обрабатывается резанием, достаточно прочны, имеют высокую износоустойчивость при работе на трение.

Литейный чугун поставляют в виде готовых отливок или в форме чушек, из которых на заводе-потребителе путем повторного переплава получают нужные отливки.

К чугунам специального назначения относятся легированные чугу­ны, в которых кроме обычных примесей содержатся легирующие элемен­ты — хром, молибден, никель, ванадий, титан, кремний, улучшающие механические свойства чугуна и придающие ему особые физико-механические качества. Содержание серы и фосфора в этих чугунах минималь­ное.

Из легированных чугунов изготавливают отливки по ГОСТам, ко­торые устанавливают полный химический состав чугуна, разных марок, их структуру, механические свойства и некоторые специфические тре­бования, соответствующие эксплуатационным условиям отливки.

Антифрикционный чугун (ГОСТ 1585-85) предназначен для отливок, работающих условиях абразивного износа и в узлах трения. Эти чугуны легируют хромом (до 0,5%), никелем (до 0,5%) с добавками таких элементов как титан, медь, алюминий. Антифрикцион­ный чугун подразделяется на марки в зависимости от формы включения графита и марки чугуна. Из таких чугунов изготавливают тормозные барабаны автомобилей, диски сцепления и другие детали.

Жаростойкий чугун (ГОСТ 7769-75) обладает дос­таточной жаростойкостью — способностью оказывать опоротивление окалинообразованию (не более 0,5 г/м2×ч) при высоких температурах. К ним относится хромистый чугун с содержанием хрома от 0,5 до 30%; алюминиевый чугун, содержащий 19-25% Аl. Применяются жаростойкие чугуны для изготовления деталей печей и вагранок, коксохимических установок, горелок, кокилей и др.

Коррозионно-стойкие и жаропроч­ный чугуны (ГОСТ 11849-76) обладают высокой коррозионной стойкостью и прочностью не только на воздухе, но и в различных агрессивных средах. К жаропрочным чугунам относится чугун с шаровидным графитом, содержащий 10-12% Ni, 5-8% Mn, 1-2,5% Cr. Их приме­няют для изготовления деталей дизелей, компрессоров, по сжатию газов и др.

Коррозионно-стойкие чугуны бывают низколегированные, работающие при повышенных температурах в газовых средах (блоки и головки цилиндров двигателей внутреннего сгорания) и высоколегированные — кремнистые чугуны (ферросилиды, содержащие 14-18% Si), стойкие во всех кислотах и щелочах. Их применяют для изготовления труб, теплообменников и других деталей химической промышленности.

 

 

Какими бывают виды чугуна, классификация, состав, свойства, маркировка и применение

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.

Определение

Чугун – это поистине уникальный сплав железа и углерода, в котором Fe более 90%, а C — не более 6,67%, но и не менее 2,14%. Также углерод может находиться в чугуне в виде цементита или же графита.

Углерод дает сплаву достаточно высокую твёрдость, однако, вместе с тем, понижает ковкость и пластичность. В связи с этим чугун является хрупким материалом. Также в определенные марки чугуна добавляют специальные присадки, которые способны придать соединению определенные свойства. В роли легирующих элементов могут выступать: никель, хром, ванадий, алюминий. Показатель плотности чугуна равен 7200 килограмм на метр кубический. Из чего можно сделать вывод, что вес чугуна – показатель, который никак нельзя назвать маленьким.

Историческая справка

Выплавка чугуна уже достаточно давно известна человеку. Первые упоминания о сплаве датируются шестым веком до нашей эры.

В Китае в древние времена получали чугун с довольно низкой температурой плавления. В Европе чугун стали получать примерно в 14 веке, когда впервые начали использовать доменные печи. На тот момент такое чугунное литье шло на производство оружия, снарядов, деталей для строительства.

На территории России производство чугуна активно началось в 16 столетии и далее быстро расширялось. Во времена Петра I Российская империя по объему производства чугуна смогла обойти все государства мира, однако уже через сто лет начала снова сдавать свои позиции на рынке черной металлургии.

Чугунное литье использовалось для создания разнообразных художественных произведений ещё в эпоху Средневековья. В частности, в 10 веке китайские мастера отлили поистине уникальную фигуру льва, вес которого превысил 100 тонн. Начиная с 15 века на территории Германии, а после и в других странах литье из чугуна получило широчайшее распространение. Из него делали оградки, решетки, парковые скульптуры, садовую мебель, надгробия.

В последние годы 18 века чугунное литье максимально задействовано в архитектуре России. А 19 столетие так и вообще прозвали «чугунным веком», так как сплав очень активно использовался в зодчестве.

Особенности

Существуют различные виды чугуна, однако средняя температура плавления этого металлического соединения составляет порядка 1200 градусов Цельсия. Этот показатель на 250-300 градусов меньше, чем требуется для выплавления стали. Такая разница связана с достаточно высоким содержанием углерода, что приводит к его менее тесным связям с атомами железа на молекулярном уровне.

В момент выплавки и последующей кристаллизации углерод, содержащийся в чугуне, не успевает полностью проникнуть в молекулярную решётку железа, и потому чугун в итоге получается довольно хрупким. В связи с этим он не применяется там, где имеют место постоянные динамические нагрузки. Но при этом он отлично подходит для тех деталей, которые имеют повышенные требования к прочности.

Технология производства

Абсолютно все виды чугуна производятся в доменной печи. Собственно, сам процесс плавки – довольно трудоемкая деятельность, требующая серьёзных материальных вложений. Одна тонна чугуна требует примерно 550 килограмм кокса и почти тонну воды. Объем загружаемой в печь руды будет зависеть от содержания железа. Чаще всего применяют руду, в которой железа не менее 70%. Меньшая концентрация элемента нежелательна, поскольку ее будет невыгодно экономически использовать.

Первый этап производства

Выплавка чугуна происходит следующим образом. В первую очередь в печь засыпают руду, а также коксующиеся марки угля, которые служат для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Помимо этого, эти продукты в процессе горения активно принимают участие в протекающих химических реакциях в роли восстановителей железа.

Параллельно в печь отгружается флюс, служащий в качестве катализатора. Он помогает породам быстрее расплавляться, что содействует скорейшему высвобождению железа.

Важно заметить, что руда перед загрузкой в печь подвергается специальной предварительной обработке. Ее измельчают на дробильной установке (мелкие частицы быстрее плавятся). После она промывается с целью удаления частиц, не содержащих металл. После чего сырье обжигают, за счет этого из него удаляется сера и прочие чужеродные элементы.

Второй этап производства

В загруженную и готовую к эксплуатации печь подают природный газ через специальные горелки. Кокс разогревает сырье. При этом выделяется углерод, который соединяется с кислородом и образует оксид. Этот оксид впоследствии принимает участие в восстановлении железа из руды. Отметим, что с увеличением количества газа в печи скорость протекания химической реакции снижается, а при достижении определённого соотношения и вовсе останавливается.

Избыток углерода проникает в расплав и входит в соединение с железом, формируя в конечном счете чугун. Все те элементы, которые не расплавились, оказываются на поверхности и в итоге удаляются. Эти отходы именуют шлаком. Его также можно использовать для производства других материалов. Виды чугуна, получаемые таким образом, называются литейным и передельным.

Дифференциация

Современная классификация чугунов предусматривает разделение данных сплавов на следующие типы:

  • Белые.
  • Половинчатые.
  • Серые с пластинчатым графитом.
  • Высокопрочные с шаровидным графитом.
  • Ковкие.

Давайте рассмотрим каждый вид по отдельности.

Белый чугун

Таким чугуном называется тот, у которого практически весь углерод химически связан. В машиностроении этот сплав применяется не очень часто, потому что он твёрдый, но очень хрупкий. Также он не поддается механической обработке различными режущими инструментами, а потому используется для отливания деталей, которые не требуют какой-либо обработки. Хотя этот вид чугуна допускает шлифование абразивными кругами. Белый чугун может быть как обыкновенным, так и легированным. При этом сварка его вызывает затруднения, поскольку сопровождается образованием различных трещин во время охлаждения или нагрева, а также по причине неоднородности структуры, формирующейся в точке сварки.

Белые износостойкие чугуны получают за счет первичной кристаллизации жидкого сплава при скоротечном охлаждении. Чаще всего они используются для работы в условиях сухого трения (например, тормозные колодки) или для производства деталей, обладающих повышенной износостойкостью и жаростойкостью (валки прокатных станов).

Кстати, белый чугун получил свое название благодаря тому, что внешний вид его излома – светло-кристаллическая, лучистая поверхность. Структура этого чугуна представляет собой совокупность ледебурита, перлита и вторичного цементита. Если же данный чугун подвергают легированию, то перлит трансформируется в троостит, аустенит или мартенсит.

Половинчатый чугун

Классификация чугунов будет неполной, если не упомянуть об этой разновидности металлического сплава.

Для указанного чугуна характерно сочетание карбидной эвтектики и графита в его структуре. В целом же, полноценная структура имеет следующий вид: графит, перлит, ледебурит. Если же чугун подвергнуть термической обработке или легированию, то это приведет к образованию аустенита, мартенсита или игольчатого троостита.

Этот вид чугуна достаточно хрупок, поэтому его применение весьма ограничено. Само же название сплав получил потому, что его излом – сочетание темных и светлых участков кристаллического строения.

Самый распространенный машиностроительный материал

Серый чугун ГОСТ 1412-85 содержит в своем составе около 3,5% углерода, от 1,9 до 2,5% кремния, до 0,8% марганца, до 0,3% фосфора и менее 0,12% серы.

Графит в таком чугуне имеет пластинчатую форму. При этом не требуется специального модифицирования.

Пластинки графита имеют сильно ослабляющее действие и потому серому чугуну характерны очень низкая ударная вязкость и практически полное отсутствие относительного удлинения (показатель составляет мене 0,5%).

Серый чугун хорошо подвергается обработке. Структура сплава может быть следующей:

  • Феррито-графитовой.
  • Феррито-перлито-графитовой.
  • Перлито-графитовой.

На сжатие серый чугун работает гораздо лучше, нежели на растяжение. Также он довольно хорошо сваривается, но для этого требуется предварительный подогрев, а в качестве присадочного материала следует использовать специальные чугунные стержни с высоким содержанием кремния и углерода. Без предварительного разогрева сварка будет затруднена, поскольку будет происходить отбеливание чугуна в зоне шва.

Из серого чугуна производят детали, работающие при отсутствии ударной нагрузки (шкивы, крышки, станины).

Обозначение данного чугуна происходит по такому принципу: СЧ 25-52. Две буквы сигнализируют о том, что это именно серый чугун, число 25 – показатель предела прочности при растяжении (в Мпа или кгс/мм2), число 52 – предел прочности в момент изгиба.

Высокопрочный чугун

Чугун с шаровидным графитом принципиально отличается от других своих «собратьев» тем, что в нем содержится графит шаровидной формы. Она получается за счет введения в жидкий сплав специальных модификаторов (Mg, Се). Количество графитных включений и их линейные размеры могут быть различными.

Чем хорош шаровидный графит? Тем, что такая форма минимально ослабляет металлическую основу, которая, в свою очередь, может быть перлитной, ферритной или перлитно-ферритной.

Благодаря применению термической обработки или легирования основа чугуна может быть игольчато-трооститной, мартенситной, аустенитной.

Марки высокопрочного чугуна бывают различны, но в общем виде обозначение его таково: ВЧ 40-5. Легко догадаться, что ВЧ – это высокопрочный чугун, число 40 – показатель предела прочности при растяжении (кгс/мм2), число 5 – относительно удлинение, выражаемое в процентах.

Ковкий чугун

Структура ковкого чугуна заключается в наличии в нем графита в хлопьевидной или шаровидной форме. При этом хлопьевидный графит может иметь различную дисперсность и компактность, что, в свою очередь, оказывает непосредственное влияние на механические свойства чугуна.

В промышленности ковкий чугун производится зачастую с ферритной основой, которая обеспечивает большую пластичность.

Внешний вид излома ферритного ковкого чугуна имеет черно-бархатистый вид. Чем выше количество перлита в структуре, тем светлее будет становиться излом.

В целом же, ковкий чугун получается из отливок белого чугуна благодаря длительному томлению в печах, нагретых до температуры 800–950 градусов Цельсия.

На сегодняшний день есть два способа изготовления ковкого чугуна: европейский и американский.

Американский метод заключается в томлении сплава в песке при температуре 800-850 градусов. В этом процессе графит располагается между зернами чистейшего железа. В итоге чугун приобретает вязкость.

В европейском методе отливки томятся в железной руде. Температура при этом составляет около 850-950 градусов Цельсия. Углерод переходит в железную руду, за счет чего поверхностный слой отливок обезуглероживается и становится мягким. Чугун становится ковким, а сердцевина сохраняет хрупкость.

Маркировка ковкого чугуна: КЧ 40-6, где КЧ — это, разумеется ковкий чугун; 40 – показатель прочности при растяжении; 6 – относительное удлинение, %.

Прочие показатели

Что касается разделения чугунов по прочности, то здесь применяется следующая классификация:

  • Обычная прочность: σв до 20 кг/мм2.
  • Повышенная прочность: σв = 20 — 38 кг/мм2.
  • Высокая прочность: σв = 40 кг/мм2 и выше.

По пластичности чугуны разделяются на:

  • Непластичные – относительное удлинение менее 1%.
  • Малопластичные – от 1% до 5%.
  • Пластичные – от 5% до 10%.
  • Повышенной пластичности – более 10%.

В заключение также хотелось бы обязательно отметить, что на свойства любого чугуна довольно существенное влияние оказывает даже форма и характер заливки.

Классификация железоуглеродистых сплавов

Все железоуглеродистые сплавы, в соответствии с диаграммой железо-углерод, подразделяются на техническое железо (содержание углерода в сплаве менее 0,02%), стали (содержание углерода в сплаве от 0,02% до 2,14%) и чугуны (содержание углерода более 2,14%)

Характеристика сталей

Стали — сплавы железа (Fe) с углеродом (С), с содержанием последнего не более 2,14%. Стали характеризуются достаточно высокой плотностью (7,7 — 7,9 г/см3) и другими физическими величинами:*

  • Удельная теплоёмкость при 20°C: 462 Дж/(кг·°C)
  • Температура плавления: 1450—1520°C
  • Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг)
  • Коэффициент линейного теплового расширения при температуре около 20°C: 11,5·10-6 1/°С
  • Коэффициент теплопроводности при температуре 100°С: 30 Вт/(м·К)

*Данные характеристики представляют среднее значение. Фактическая величина свойств зависит от содержания углерода и легирующих элементов в стали. Для ее точного определения стоит пользоваться марочниками сталей и сплавов.

На практике используются стали с содержанием углерода не более 1,3%, т.к. при его более высоком содержании увеличивается хрупкость.

Классификация сталей

Стали характеризуются или классифицируются по множеству признаков:

Классификация по химическому составу

  • углеродистые стали — классифицируются в зависимости от содержания углерода в %:
    • низкоуглеродистые (< 0,25 %C)
    • среднеуглеродистые (0,25-0,65 %C)
    • высокоуглеродистые (> 0,65 %C)
  • легированные стали — классифицируются в зависимости от суммарного содержания легирующих элементов в %:
    • низколегированные (< 2,5%)
    • среднелегированные (2,5-10 %)
    • высоколегированные (> 10 %)

Если содержание Fe меньше 45 %, то это сплав, на основе элемента самого высокого содержания. Если содержание Fe больше 45 %, то это сталь.

Классификация по назначению

  • конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов, содержание углерода <0,8%. Конструкционные подразделяются на цементуемые, с содержанием углерода <0,3% и улучшаемые, с содержанием углерода >0,3%. Основную классификацию и группы конструкционных сталей можно посмотреть здесь
  • инструментальные – применяются для изготовления мерительного, режущего инструмента, штампов горячего и холодного деформирования. Содержание углерода >0,8%;
  • с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по структуре

Классификация по Обергофферу — по структуре в равновесном состоянии

Изначально эта классификация содержала только 4 типа сталей:

  • доэвтектоидные
  • эвтектоидные
  • заэвтектоидные
  • ледебуритные (имеющие в литом состоянии эвтектику)

Позже были внесены дополнения:

  • ферритные
  • аустенитные

Равновесное состояние — состояние сплава или стали после медленного охлаждения, чаще всего после отжига

Классификация по Гийе — по структуре после нормализации (нагрева и охлаждения на воздухе)
  • перлитные
  • мартенситные
  • ферритные
  • аустенитные
  • карбидные

Также могут быть смешанные классы: феррито-перлитный, аустенитно-ферритный и т.д.

Классификация сталей по качеству

Количественным показателем качества является содержания вредных примесей- серы и фосфора:

  • обыкновенного качества (S≤0,05, P≤0,04)
  • качественные стали (S, P ≤0,035)
  • высококачественные (S, P ≤0,025)
  • особовысококачественные (S≤0,015, P≤0,025)

Классификация по способу выплавки

  • в мартеновских печах
  • в кислородных конверторах
  • в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

Классификация по степени раскисления

  • кипящие (кп)
  • полуспокойные (пс)
  • спокойные (сп)

Расширенные характеристики и свойства (технологические, физические… химический состав) некоторых марок сталей смотрите здесь.

Классификация и маркировка чугунов

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.

Классификация чугунов

В зависимости от состояния углерода в чугуне, его подразделяют на следующие виды:

  • белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида

Такой чугун может быть доэвтектическими и заэвтектическими, а разделяет их эвтектический чугун (4,31% С). Структура доэвтектического чугуна – перлит, вторичный цементит и ледебурит, заэвтектического – первичный цементит с ледебуритом.

  • графитизированный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава. Такие чугуны подразделяют на:
    • серые — пластинчатая или червеобразная форма графита (ЧПГ)
    • высокопрочные — с шаровидным графитом (ЧШГ)
    • ковкие — хлопьевидный графит (ЧХГ)
    • чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) — имеет промежуточные свойства между СЧ и ВЧ. По форме графита напоминает СЧ, но имеет более толстые и более короткие пластины с округленными концами

Еще чугуны классифицируются по основе, в которой расположен графит. Основа может быть перлитной, ферритной, феррито-перлитной.

Маркировка чугунов

Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85).

Пример маркировки

СЧ10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;
ВЧ70 — высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;
КЧ35 — ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ — антифрикционный чугун: С — серый, В — высокопрочный, К — ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

Чугуны специального назначения

К этой группе чугунов относятся жаростойкие (ГОСТ 7769—82), жаропрочные и коррозионностойкие (ГОСТ 11849—76) чугуны. Сюда же можно отнести немагнитные, износостойкие и антифрикционные чугуны.

Жаростойкими являются серые и высокопрочные чугуны, легированные кремнием (ЧС5) и хромом (4Х28, 4Х32). Высокой термо- и жаростойкостью обладают аустенитные чугуны: высоколегированный никелевый серый ЧН15Д7 и с шаровидным графитом ЧН15ДЗШ.

К жаропрочным относятся аустенитные чугуны с шаровидным графитом ЧН19ХЗШ и ЧН11Г7Ш.

В качестве коррозионностойких применяют чугуны, легированные кремнием (ферросилиды) — ЧС13, ЧС15, ЧС17 и хромом — 4Х22, 4Х28, 4Х32. Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их легируют молибденом (4С15М4, 4С17МЗ — антихлоры). Высокой коррозионной стойкостью в щелочах обладают никелевые чугуны, например аустенитный чугун 4Н15Д7.

В качестве немагнитных чугунов также применяются аустенитные чугуны.

К износостойким чугунам относятся половинчатые и отбеленные чугуны. К износостойким половинчатым чугунам относится, например, серый чугун марки И4НХ2, легированный никелем и хромом, а также чугуны И4ХНТ, И4Н1МШ (с шаровидным графитом).

Растворитель металлов — https://www.dcpt.ru

Справочник по сварке чугуна

Справочник по сварке чугуна Сварка Цветной Металлы Лечение Сварка Чугун Сварка Железо Металлы 2

Продолжение на следующей странице…

серое железо одинаково прочно или одинаково жесткий. Как и у стали, прочность на разрыв и твердость тесно связаны. В сером утюги, предел прочности на разрыв от от примерно 14 МПа (20 000 фунтов на квадратный дюйм) до более чем 35 МПа (50 000 фунтов на квадратный дюйм). Твердость самые сильные оценки вдвое больше, чем самых слабых марок. Все серые чугуны обладают высокой прочностью на сжатие — три до четырех раз их прочность на разрыв. В то время как все серые чугуны содержат свободный углерод (графит) в чешуйчатой ​​форме, они также содержат комбинированный углерод (карбид железа) почти во всех случаях.Этот комбинированный углерод часто присутствует в зернах перлита, например, содержится в большинстве углеродных стали. Он также может быть найден в виде цементита или мартенсита. Состав чугун, скорость, с которой он охлаждение после литья и термообработка после литья имеют отношение к состав. Небольшие количества легирования элементы используются в прочнейших серых чугунах; они стремятся предотвратить образование перлита. Пока твердость и прочность стали почти всегда увеличивается с увеличением содержания углерода, в случае из серого чугуна прочнейшего, самые твердые сорта имеют меньше углерода, чем некоторые из менее прочных и менее дорогих оценки.Серый чугун обычно отливают в песчаных формах и дают нормально остыть в форме. Нагревать лечение после гипсовой повязки нет всегда необходимо, но часто используется для увеличения или уменьшения твердость. Практически все бензиновые и Блоки дизельных двигателей отлиты из серого чугуна. Всякий раз, когда промышленность желает сложного форма, которая может быть обработана Серый чугун с жесткими допусками и должен выдерживать абразивный износ. Только когда это необходимо что готовый элемент имеет некоторую пластичность и хорошую ударопрочность — это другое материал — например, узелковый чугун или стальное литье, и то и другое дороже — скорее всего, заменят.Упомянутое выше белое железо — это примерно такой же, как у серого чугуна по составу, но был быстро охлажден, так что графит не успевает образоваться, и весь углерод превращается в комбинированную форму, в виде перлита, цементита или мартенсит. Многие отливки из белого чугуна впоследствии превращаются в ковкое железо, о чем мы поговорим дальше. Однако некоторые отливки из серого чугуна изготовлены с изнашиваемыми поверхностями из белого железа, так как белое железо намного тверже, чем серый чугун, хотя и чрезвычайно хрупкий.Это достигается путем вставки металлических или графитовых охлаждающих блоков в подходящие места в форме. Расплавленный металл который затвердевает на этих холодных блоках, остывает так быстро, что белое железо поверхности созданы. Лемехи железнодорожные автомобильные колеса и различные типы матриц часто изготавливаются из таких охлажденных белые железные поверхности.

Справочник по сварке чугуна

Справочник по сварке чугуна Сварка Цветной Металлы Лечение Сварка Чугун Сварка Железо Металлы 1

Продолжение на следующей странице…

СВАРКА ЧУГУНА Чугун — чрезвычайно универсальный материал, используемый в тысячах промышленных товаров. Он твердый, износостойкий, и относительно недорого. Как и сталь, он доступен во многих различных сортах и ​​составах. Хотя мы обычно думаем о чугун как хрупкий (имеющий низкая пластичность), как мы вскоре увидим, это верно не для всех чугунов. Чугун, как и сталь, представляет собой железоуглеродистый сплав. По составу и структуре, а также по некоторым своим свойствам он вполне отличается от стали.Хотя многие сорта чугуна можно успешно сваривать, не весь чугун поддается сварке, и сварка любого чугуна вызывает проблемы обычно не встречается при сварке стали. Состав и марки литого чугуна железо ни в коем случае не является чистым железом. На самом деле в литье любого сорта железа меньше. железа, чем в низкоуглеродистой стали, который может состоять на 98% из железа. Почти каждый чугун содержит более 2,0% углерода; некоторые содержат целых 4.0% . Кроме того, чугун обычно содержит от 1,2 до 2,5% кремния, от 0,5 до 0,8% марганца, и (как в стали) небольшие проценты серы и фосфора. Это высокий процент углерода, который отличает чугун от стали во многих его свойств. В готовой стали весь углерод соединен с железом в виде карбидов железа, будь то карбиды в зернах перлита, в зернах цементита или в рассеянных мелких частицах карбида.В чугуне, большая часть углерода обычно присутствует в несоединенном виде, как графит. (Графит — одна из двух кристаллических форм углерода; алмаз — другой). Возникают различия между общими типами наиболее широко используемых чугунов. в основном из формы, которая графит принимает в готовом железо. Серый чугун. Из обычных типов чугуна серый чугун безусловно наиболее широко используемый. Термин «серый чугун» был изначально принят, чтобы отличить его, по цвету изломанного металла, из белого чугуна, форма из чугуна, в которой все углерод совмещен.Мы будем Расскажу подробнее о белом железе позже. Здесь мы хотим подчеркнуть указать этот серый железо — очень широкий термин. Все серое утюги содержат графит в виде хлопьев. Это делает серые утюги легко обрабатывается. Все серые утюги почти не пластичны, опять же из-за чешуйчатой ​​формы графита, который заставляет металл ломаться перед любым произошло заметное постоянное удлинение. Тем не менее, не все

Чугун

На рисунке представлена ​​фазовая диаграмма железо – карбид железа (Fe – Fe3C).Процент присутствующего углерода и температура определяют фазу железоуглеродистого сплава и, следовательно, его физические характеристики и механические свойства. Процент углерода определяет тип сплава черных металлов: чугун, сталь или чугун. Источник: wikipedia.org Läpple, Volker — Wärmebehandlung des Stahls Grundlagen. Лицензия: CC BY-SA 4.0

В материаловедении чугуны — это класс черных сплавов с содержанием углерода более 2,14 мас.% . Обычно чугуны содержат от 2.От 14 мас.% До 4,0 мас.% Углерода и от 0,5 до 3 мас.% кремния . Сплавы железа с более низким содержанием углерода известны как сталь. Разница в том, что чугуны могут использовать преимущества эвтектического затвердевания в бинарной системе железо-углерод. Термин эвтектика в переводе с греческого означает « легко или хорошо плавится », а точка эвтектики представляет собой состав на фазовой диаграмме, при котором достигается самая низкая температура плавления . Для системы железо-углерод эвтектическая точка встречается при составе 4.26 мас.% C и температуре 1148 ° C .

Чугун , таким образом, имеет более низкую температуру плавления (примерно от 1150 ° C до 1300 ° C), чем традиционная сталь, что облегчает литье, чем стандартные стали. Благодаря своей высокой текучести в расплавленном состоянии жидкий чугун легко заполняет сложные формы и может образовывать сложные формы. Для большинства применений требуется очень небольшая отделка, поэтому чугуны используются как для самых разных мелких, так и для крупных деталей. Это идеальный материал для литья в песчаные формы сложных форм, таких как выпускные коллекторы, без необходимости дополнительной обработки.Кроме того, некоторые чугуны очень хрупкие, и отливка является наиболее удобной технологией изготовления. Чугун стал конструкционным материалом с широким спектром применения и используется в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров и картеры коробок передач. Устойчив к окислению.

Типы чугунов

Серый чугун также обладает отличной демпфирующей способностью, которую дает графит, поскольку он поглощает энергию и преобразует ее в тепло.Большая демпфирующая способность желательна для материалов, используемых в конструкциях, в которых во время работы возникают нежелательные вибрации, таких как основания станков или коленчатые валы.

Чугуны также включают большое семейство различных типов чугуна, в зависимости от , как обогащенная углеродом фаза образуется во время затвердевания . Микроструктуру чугунов можно контролировать для получения продуктов с превосходной пластичностью, хорошей обрабатываемостью, отличным гашением вибрации, превосходной износостойкостью и хорошей теплопроводностью.При правильном легировании коррозионная стойкость чугунов может быть равна коррозионной стойкости нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля во многих сферах применения. Для большинства чугунов углерод существует в виде графита, и как микроструктура, так и механические свойства зависят от состава и термообработки. Наиболее распространенные типы чугуна:

  • Серый чугун . Серый чугун — самый старый и самый распространенный вид чугуна. Серый чугун характеризуется своей графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет.Это связано с наличием в его составе графита. В сером чугуне графит образует чешуйки, приобретая трехмерную геометрию.
  • Белый чугун . Белый чугун твердый, хрупкий и не поддается обработке, тогда как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет белый цвет, поэтому его называют белым чугуном.
  • Ковкий чугун . Ковкий чугун — это белый чугун, прошедший отжиг.Благодаря термообработке с отжигом хрупкая структура при первой отливке преобразуется в пластичную форму. Таким образом, его состав очень похож на белый чугун с немного большим содержанием углерода и кремния.
  • Ковкий чугун . Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом, очень похож на серый чугун по составу, но во время затвердевания графит образует зародыши в виде сферических частиц (конкреций) в высокопрочном чугуне, а не в виде хлопьев. Ковкий чугун прочнее и устойчивее к ударам, чем серый чугун.Фактически, высокопрочный чугун по своим механическим характеристикам приближается к характеристикам стали, при этом он сохраняет высокую текучесть в расплавленном состоянии и более низкую температуру плавления.

Затвердевание чугуна

Чугун — один из самых сложных сплавов, используемых в промышленности. Из-за более высокого содержания углерода в структуре чугуна, в отличие от стали, присутствует фаза, богатая углеродом. В зависимости от состава, скорости охлаждения и обработки расплава богатая углеродом фаза может затвердеть с образованием либо стабильной (аустенит-графит), либо метастабильной (аустенит-Fe 3 C) эвтектики. Цементит (Fe 3 C) является метастабильным соединением, и при некоторых обстоятельствах его можно заставить диссоциировать или разложиться с образованием α-феррита и графита в соответствии с реакцией:

Fe 3 C → 3Fe ( α) + C (графит)

Таким образом, может происходить два типа эвтектического затвердевания. Кроме того, существуют различные формы графита в зависимости от химического состава и скорости охлаждения. Образованию графита способствует присутствие кремния в концентрациях более примерно 1 мас.%.Кроме того, более низкие скорости охлаждения во время затвердевания способствуют графитизации (образованию графита).

Свойства чугуна

Свойства материала — это интенсивных свойств , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент. В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.).). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Прочность чугуна

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности на разрыв серого чугуна (ASTM A48 класс 40) составляет 295 МПа.

Предел прочности на разрыв мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 350 МПа.

Предел прочности на разрыв ковкого чугуна — ASTM A220 составляет 580 МПа.

Предел прочности на разрыв высокопрочного чугуна — ASTM A536 — 60-40-18 составляет 414 МПа (> 60 тыс. Фунтов на квадратный дюйм).

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела».«Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости Юнга серого чугуна (ASTM A48 класс 40) составляет 124 ГПа.

Модуль упругости Юнга мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 175 ГПа.

Модуль упругости Юнга ковкого чугуна — ASTM A220 составляет 172 ГПа.

Модуль упругости высокопрочного чугуна Юнга — ASTM A536 — 60-40-18 составляет 170 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение. С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки.

Твердость чугуна

Твердость серого чугуна по Бринеллю (ASTM A48 Class 40) составляет примерно 235 МПа.

Твердость по Бринеллю серого чугуна, мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет приблизительно 600 МПа.

Твердость ковкого чугуна по Бринеллю — ASTM A220 составляет примерно 250 МПа.

Твердость по Бринеллю высокопрочного чугуна — ASTM A536 — 60-40-18 составляет приблизительно 150 — 180 МПа.

В материаловедении твердость — это способность противостоять поверхностному вдавливанию (локализованная пластическая деформация ) и царапинам . Твердость , вероятно, является наиболее плохо определенным свойством материала, поскольку оно может указывать на устойчивость к царапинам, сопротивление истиранию, сопротивление вдавливанию или даже сопротивление формованию или локализованной пластической деформации.Твердость важна с инженерной точки зрения, потому что сопротивление износу из-за трения или эрозии паром, маслом и водой обычно увеличивается с увеличением твердости.

Термические свойства чугуна

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла. Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разные материалы реагируют на применение тепла по-разному, по-разному.

Точка плавления чугуна

Точка плавления серого чугуна — сталь ASTM A48 составляет около 1260 ° C.

Температура плавления мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет около 1260 ° C.

Температура плавления ковкого чугуна — ASTM A220 составляет около 1260 ° C.

Температура плавления высокопрочного чугуна — ASTM A536 — сталь 60-40-18 составляет около 1150 ° C.

В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой в жидкую фазу.Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность чугуна

Теплопроводность серого чугуна — ASTM A48 — 53 Вт / (м · К).

Теплопроводность мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 15-30 Вт / (м · К).

Теплопроводность ковкого чугуна составляет примерно 40 Вт / (м.К).

Теплопроводность высокопрочного чугуна составляет 36 Вт / (м · К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеренным в Вт / м · K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Типы чугуна и их применение [с составом и свойствами]

Чугун

Что такое чугун?

Типы чугуна и их использование [с составом и свойствами]: — Чугун — это тот материал, который, как обнаружено, состоит из железа с более чем 2% углерода, в котором установлено, что чугун состоит из универсальный металл, который используется в очень широком кругу потребителей, а также в коммерческих целях.

Чугун с древних времен использовался для изготовления оружия, а также некоторых сельскохозяйственных продуктов.Было обнаружено, что он становится все более популярным типом металла, который широко используется в промышленности. В основном весь чугун имеет содержание углерода более 2%. Есть несколько других типов чугуна, каждый из которых обладает уникальными свойствами.

Типы чугуна

1. Серый чугун: (Типы чугуна)

Известно, что наиболее распространенным типом чугуна является серый чугун с микроструктурой графита, состоящей из различных мелких переломы.Он назван так, потому что наличие этих небольших трещин вызывает появление серого цвета. Серый чугун получают таким образом, чтобы можно было найти трещины, которые открываются, чтобы обнажить серый графит под поверхностью. Напротив, серый чугун не так прочен, как сталь, и не способен выдерживать такую ​​же интенсивность ударов, как сталь.

Серый чугун обладает различной прочностью на сжатие, чем сталь. Что в результате делает его популярным для металлических изделий, требующих прочности на сжатие.

Серый чугун можно охарактеризовать такими свойствами, как графитовая микроструктура, которая вызывает трещины в материале и приобретает серый цвет. Они упоминаются как использованный чугун, в котором наиболее широко используемый литой материал зависит от его веса. Серый чугун, как известно, имеет очень низкий предел прочности на растяжение и ударопрочность по сравнению со сталью, причем его прочность на сжатие оказывается сравнительно низко- и среднеуглеродистой сталью.Существуют различные физические и химические свойства, которые отвечают за контроль размера и формы графита, который отслаивается в микроструктуре, которую можно соответствующим образом охарактеризовать.

2. Белый чугун: (Типы чугуна)

Белый чугун не так распространен по сравнению с серым чугуном, поскольку белый чугун является еще одним заслуживающим упоминания типом чугуна. Обнаружено, что он получил свое название из-за своего не совсем белого цвета, который, в свою очередь, является результатом соединений железа, известных как цементит.Как и серый чугун, белый чугун также имеет различные мелкие трещины.

Известное различие состоит в том, что белый чугун имеет цементит под его поверхностью, тогда как серый чугун имеет графит под его поверхностью. Графит отвечает за создание внешнего вида серого цвета, а цементит отвечает за создание внешнего вида белого цвета. Белый чугун, как известно, твердый, что обеспечивает отличную стойкость к истиранию.

Белый чугун

Белый чугун демонстрирует белые изломанные поверхности, которые обнаруживаются из-за присутствия осадка карбида железа, который обычно называют цементитом. По мере снижения содержания кремния скорость охлаждения увеличивается, и, таким образом, обнаруживается, что углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы, Fe3C, по сравнению с графитом. Когда карбид железа выпадает в осадок, обнаруживается, что он удаляет углерод из исходного расплава, что перемещает смесь в сторону более близкого к эвтектике расплава, где оставшаяся фаза оказывается аустенитом железо-углерод с более низким содержанием углерода.

Было обнаружено, что эвтектические карбиды слишком велики для того, чтобы обеспечить преимущество, которое в основном называется дисперсионным твердением, поскольку препятствует перемещению дислокаций с эффектом матрицы из чистого феррита железа. Для быстрого увеличения объемной твердости любого чугуна существует необходимость в силу его собственной высокой твердости, так как их значительная объемная доля, такая как объемная твердость, может быть аппроксимирована правилом смесей.

Проблемы, с которыми сталкивается белый чугун

Белый чугун — это чугун, твердость которого достигается за счет прочности.Материал, карбид, отвечает за составление большей части материала, тогда как белый чугун ответственен за то, что его можно разумно классифицировать как металлокерамику. Белое железо является слишком хрупким и поэтому не подходит для использования во многих конструктивных элементах, в которых твердость и стойкость к истиранию оказываются относительно низкими, поскольку требуется его использование в различных областях применения наряду с изнашиваемыми поверхностями шламовых насосов. гильзы оболочки и подъемные стержни в шаровых мельницах — это мельницы самогенного помола, шары и т. д.

Было обнаружено, что охлаждение толстых отливок затруднено, поскольку они не охлаждаются достаточно быстро и полностью затвердевают в виде белого чугуна. Процесс быстрого охлаждения в основном используется для отверждения оболочки из белого чугуна, после чего обнаруживается, что остаток медленно охлаждается, чтобы сформировать сердцевину из серого чугуна. Полученная отливка называется охлажденной отливкой, которая, как было установлено, обладает преимуществами твердой поверхности в сочетании с несколько более жесткой внутренней частью.

Проблемы, с которыми сталкивается белый чугун

Высокохромистые сплавы белого чугуна — это те сплавы, которые позволяют отливать массивные отливки в песчаные формы, поскольку хром отвечает за снижение скорости охлаждения, которое требуется для производства карбиды. Хром, как известно, также отвечает за производство карбидов с впечатляющей стойкостью к истиранию. Известно, что это те, которые входят в состав высокохромистых сплавов, которые приписывают свою превосходную твердость присутствию карбидов хрома.

Основная форма таких карбидов — это эвтектические или первичные карбиды, где количество железа или хрома может варьироваться в зависимости от состава сплава. Эвтектические карбиды ответственны за создание пучков, которые включают полые шестиугольные стержни, которые могут расти перпендикулярно шестиугольной базовой плоскости. Было обнаружено, что твердость таких типов карбидов варьируется в диапазоне 1500-1800HV

3. Ковкий чугун: (Типы чугуна)

Ковкий чугун также называют чугуном с шаровидным графитом. Чугун с шаровидным графитом — это мягкий высокопрочный чугун с высоким содержанием углерода.Обнаружено, что его обычно делают в следовых количествах других соединений, которые могут включать как магний, так и церий. Это одно из следовых соединений, которые замедляют скорость роста графита, что сохраняет металл как мягким, так и пластичным. В начале 1940-х годов был изобретен ковкий чугун.

Чугун с шаровидным графитом также известен как высокопрочный чугун, который отвечает за то, что его графит находится в форме очень крошечных конкреций, которые сопровождаются графитом в виде концентрических слоев, образующих конкреции.Обнаружено, что процент присутствующего углерода составляет 3-4%, а процент кремния составляет 1,8-2,8%. Количество химического вещества варьируется от 0,02 до 0,1% магния, и только 0,02-0,04% церия, которые, как обнаружено, добавляются к таким типам сплавов, которые могут замедлить рост графита, который осаждается при приклеивании к краям графитовых плоскостей. Обнаружено, что по своим свойствам он очень похож на ковкий чугун, тогда как детали можно отливать с большим сечением.

4.Ковкий чугун: (Типы чугуна)

Ковкий чугун считается работоспособным. Это те, которые обычно создаются с использованием процессов термообработки белого чугуна. Белый чугун обычно нагревают и обрабатывают около двух дней, после чего охлаждают. После обработки ковкий чугун оказывается изогнутым или подвергающимся манипуляциям для достижения любой уникальной формы или размера.

Ковкий чугун — это чугун, который начинается с отливки из белого чугуна и, таким образом, подвергается термообработке в течение дня или двух при температуре 950 ° C, а затем охлаждается в течение дня или двух.В результате обнаружено, что углерод в карбиде железа превращается либо в графит, либо в феррит с углеродом. Медленный процесс отвечает за создание поверхностного натяжения, чтобы графит превратился в сфероидальные частицы вместо хлопьев. Из-за воздействия более низкого соотношения сторон оказывается, что сфероиды относительно короче и, следовательно, находятся далеко друг от друга, имея меньшее поперечное сечение, которое может распространять трещину или фонон.

Ковкий чугун

Этот тип чугуна имеет тупые границы, которые препятствуют отслаиванию всего того, что снижает концентрацию проблем напряжения, которые встречаются в сером чугуне.Чаще всего такие свойства ковкого чугуна соответствуют свойствам мягкой стали. Существует ограничивающий фактор, который показывает, какую большую деталь можно отлить для ковкого чугуна из белого чугуна.

В основном весь ковкий чугун плавится, чтобы увеличить количество добавляемого кремния. Для белого чугуна необходимо добавлять бор, чтобы способствовать производству ковкого чугуна, который отвечает за снижение эффекта огрубления висмута.

5.Сплав Чугун : (Типы чугуна)

Известно, что свойства чугуна изменяются, что обычно делается путем добавления различных легирующих элементов, которые также известны как легирующие добавки. Кремний считается одним из наиболее важных легирующих добавок, поскольку он вытесняет углерод из раствора. Очень низкий процент кремния отвечает за образование углерода, который остается в виде раствора карбида железа, и за производство белого чугуна.Установлено, что очень высокий процент кремния является причиной вытеснения углерода из раствора, который, как установлено, образует графит, а также при производстве серого чугуна.

Различные другие легирующие агенты, такие как марганец, хром, молибден, титан и ванадий, противодействуют кремнию, который отвечает за удерживающую способность углерода, образующего эти карбиды. Никель и медь — это те материалы, которые отвечают за повышение прочности, а также обрабатываемость, в то время как они не изменяют количество образующегося графита.Обнаружено, что углерод присутствует в форме графита, что может привести к более мягкому чугуну, что также может уменьшить усадку и, таким образом, снизить прочность, а также уменьшить плотность.

Легирующие элементы

Сера является широко известным загрязнителем, который присутствует в форме сульфида железа, который предотвращает образование графита, а также увеличивает твердость. Проблема с серой заключается в том, что она вызывает вязкость расплавленного чугуна, что и вызывает дефекты.Было обнаружено, что для противодействия воздействию серы марганец добавляется в виде двух форм в сульфид марганца вместо сульфида железа.

Никель известен как один из наиболее распространенных легирующих элементов, который улучшает структуру перлита, а также графита, который отвечает за повышение ударной вязкости и выравнивает разницу в твердости между толщиной сечения. Установлено, что присутствие хрома отвечает за добавление небольших количеств, чтобы уменьшить количество свободного графита, вызывающего охлаждение, и, поскольку он известен как мощный стабилизатор карбида, никель в основном добавляется в соединении.Необходимо добавить очень небольшое количество олова вместо 0,5% хрома.

Разница между высокопрочным и серым чугуном | Различные типы чугуна

Непрерывное литье ковкого и серого чугуна доминирует в отрасли с точки зрения низкой стоимости материала, высокой обрабатываемости и высокой производительности. Оба металла используются для широкого спектра применений, включая строительное оборудование, трубопроводную арматуру, нефтепромысловое оборудование и даже транспортные услуги.

У каждого металла есть свои преимущества из-за различий в содержании углерода, и они используются для разных целей в зависимости от их прочности.

Сравнение серого чугуна и ковкого чугуна

Серый чугун Ковкий чугун
Предел прочности на разрыв +
Теплопроводность +
Пластичность +
Гашение вибрации +
Предел текучести +
Обрабатываемость + +
Свяжитесь с поставщиками непрерывного чугуна для получения сырья из серого и высокопрочного чугуна.
  1. Предел прочности на разрыв серого чугуна составляет от 20000 до 60000 фунтов на квадратный дюйм, тогда как ковкий чугун находится в диапазоне от 65000 до 80000 фунтов на квадратный дюйм и может подвергаться термообработке до 100000 фунтов на квадратный дюйм
  2. Ковкий чугун имеет более низкую теплопроводность , поэтому он обеспечивает лучшую изоляцию, чем серый чугун
  3. Ковкий чугун больше подходит для инженерных приложений
  4. Графит в высокопрочном чугуне с шаровидным графитом и чешуйками в сером чугуне — это означает, что высокопрочный чугун прочнее и имеет более высокую пластичность
  5. Серый чугун лучше гасит вибрацию , чем ковкий чугун

Fast Quote

Подробнее о Versa-Bar Grey и ковком чугуне

Серый и высокопрочный чугун, превосходные альтернативы стали, имеют различный состав и пригодны для применения в обрабатывающей промышленности с ЧПУ.

Серый чугун

American Iron and Alloys имеет лучшую замену стали в виде непрерывного литого серого чугуна Versa Bar V-2 Class 40. Во время затвердевания в состав осаждаются хлопья стержневидного графита, подчеркивая разницу между серым и высокопрочным чугуном. Производители используют серый непрерывный чугун из-за его высокой плотности и прочности, но его популярность действительно объясняется его низкой стоимостью. Сплошное литье из серого чугуна сочетает в себе доступные цены с качественным легким металлом, чтобы создать материал, который идеально подходит для таких применений, как гашение вибрации и использование в рамах производственного оборудования.Также серый чугун применяется в:

.
  • Строительное оборудование
  • Клапаны и фитинги
  • Компрессоры и насосы
  • Детали дизельного двигателя
  • Компоненты транспортной системы

Серый чугун часто ошибочно называют дешевым и грязным металлом, но его высокая скорость резания, превосходная демпфирующая способность, долговечность и уникальный металлургический состав делают его популярнее с каждым днем. Отчасти успех серого чугуна обусловлен его легкостью в обработке и поэтому используется там, где прочность не является критическим требованием, например, в крышках люков и противовесах.

Не заблуждайтесь, серый чугун значительно прочнее стали и стоит дешевле. Вы сэкономите деньги в краткосрочной и долгосрочной перспективе. Считайте серый чугун незамедлительной заменой стали. Ковкий чугун — следующий шаг вперед.

Ковкий чугун

Ковкий чугун обладает многочисленными преимуществами при обработке по сравнению с серым чугуном.

Непрерывный чугун с шаровидным графитом получил признание в обрабатывающей промышленности благодаря высокому пределу прочности на разрыв и гибкости. Его пластичность делает его идеальным для формования проволоки и других применений, требующих определенного уровня эластичности.Пруток из высокопрочного чугуна состоит не из стержневидных хлопьев, а из графитовых вкраплений, что делает его гибким во время затвердевания. Этот тип утюга часто используется в областях, где требуется способность к удлинению при растяжении. Чаще всего используется в:

  • Муфты
  • Станины машин
  • Гидравлические клапаны
  • Насосы
  • Коробки передач

Множество преимуществ ковкого чугуна для непрерывной разливки делают его идеальной альтернативой стали.Компания American Iron and Alloys предлагает два типа высококачественных марок чугуна с шаровидным графитом: V-3 и V-4. Отличительный металлургический состав чугуна В-3 65-45-12 делает его наиболее легким в обработке из трех марок непрерывнолитого металла. Ковкий чугун V-4 80-55-06 прочнее, чем V-3, и часто используется для изготовления автомобильных деталей и гидроцилиндров. Ковкий чугун не только более универсален, чем сталь, но и стоит значительно дешевле. Покупка ковкого чугуна для непрерывной разливки Versa Bar у American Iron and Alloys означает экономию на каждом проекте.

Fast Quote

Компания American Iron & Alloys поставляет сырье и компоненты из железа на заказ

Ковкий чугун доступен для продажи в качестве сырья, которое вы можете обработать и закончить самостоятельно, или мы можем закончить и обработать его в нестандартные компоненты из непрерывного чугуна в соответствии с вашими точными требованиями на нашем современном ЧПУ. объект в Ваукеше. Тебе решать. Мы предоставляем вам высококачественный высокопрочный чугун в любой форме, которую вы пожелаете.

Свяжитесь с American Iron & Alloys по вопросам непрерывных поставок чугуна, нестандартных металлических компонентов, а также сырого серого и высокопрочного чугуна.

Что такое чугун? Различные типы чугуна и их свойства


🔗Различные легирующие элементы и их свойства

Что такое чугун?

Чугун — это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода более 2 процентов (варьируется от 1,7 до 4,5%). Чугун производится из чугуна, его можно производить либо непосредственно из расплавленного чугуна, либо путем переплавки чугуна с известняком и углеродом (коксом) в доменной печи, известной как вагранка.Несмотря на то, что для удаления нежелательных примесей требуются различные меры, передельный чугун обычно содержит небольшое количество кремния, марганца, серы, фосфора и т. Д. В зависимости от требуемых свойств количество этих примесей регулируется до желаемых уровней.

Чугун дешевый и показывает хорошие литейные характеристики. Он обладает отличной обрабатываемостью, высокой износостойкостью и прочностью на сжатие. Прочность чугуна на сжатие превышает его предел прочности на разрыв.Чугун является хрупким, поэтому он не подходит для деталей машин, подвергающихся ударам. Предел прочности чугуна указан ниже.
Прочность на разрыв = от 100 до 200 МПа
Прочность на сжатие = от 400 до 1000 МПа
Прочность на сдвиг = 120 МПа

Виды чугуна и их состав, свойства и характеристики

Серый чугун

Состав: углерод = 3 — 3,5%, кремний = 1 — 2,75%, марганец = 0,4 — 1%, фосфор = 0,15 — 1%, сера = 0.02 — 0,15%

Свойства: высокая прочность на сжатие, низкая прочность на растяжение, хрупкость, характеристики гашения вибрации, обрабатываемость лучше, чем у стали, хорошая текучесть, низкая пластичность, низкая ударная вязкость.

Обычный товарный чугун. Он имеет серый цвет, потому что содержит углерод в виде хлопьев свободного графита. Одним из благоприятных свойств серого чугуна является то, что свободный графит в структуре действует как смазка. По этой причине этот вид чугуна рекомендуется для деталей машин, в которых происходит скольжение.

Применение: Корпуса станков, маховики , автомобильные блоки и головки цилиндров, трубы и трубопроводная арматура.

Белый чугун
Состав: углерод = 1,75–2,3%, кремний = 0,85–1,2%, марганец = менее 0,4%, фосфор = менее 0,2%, сера = менее 0,12%.

Свойства: Низкая прочность на сжатие, высокая прочность на растяжение, стойкость к абразивному износу, твердый, хрупкий, обычно не поддается механической обработке, плохая текучесть

Белый чугун не имеет графита в своей структуре, весь углерод находится в форме карбида (цементита).Итак, он белого цвета и показывает белый перелом. Это один из самых твердых чугунов. Он не может быть обработан обычными режущими инструментами и требует шлифовальных инструментов для формования белого чугуна.

Применение: Автомобильные колеса, плиты щековой дробилки, валки для дробления зерна, изнашиваемые поверхности насосов, такие как рабочее колесо и спиральный корпус.

Ковкий чугун


Свойства: высокий предел текучести, ударопрочный, чем у серого чугуна, ковкий, пластичный, низкий коэффициент теплового расширения, хороший индекс обрабатываемости .

Весь углерод, присутствующий в ковком чугуне, находится в форме цементита. Сначала он представляет собой белый чугун, затем с помощью термообработки отжига он превращается в ковкую форму. В соответствии с химическим составом, циклом процесса отжига ковкий чугун подразделяется на (i) ковкий чугун черного цвета, (Ii) ковкий чугун белого цвета и (iii) ковкий чугун перлитного класса. Медленный процесс позволяет поверхностному натяжению формировать углерод в виде сферических или узловатых частиц неправильной формы, а не хлопьев.Он обладает очень хорошей пластичностью, поэтому его можно гнуть без разрушения. Обычно свойства ковкого чугуна аналогичны свойствам мягкой стали.

Применение: Используется там, где детали машин требуют хорошей прочности и пластичности, электрические фитинги, трубопроводная арматура, дверные петли, колеса тележек, ручной инструмент, автомобильные коленчатые валы, железные дороги и т. Д.

🔗Различные типы ковкого чугуна — Whiteheart, Blackheart и Перлит
🔗Быстрая разница между процессами Уайтхарт и Блэкхарт

Охлажденный чугун
Это тип белого чугуна, получаемый путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна.Процесс быстрого охлаждения обычно известен как охлаждение (причина названия «охлажденный чугун»). При контакте расплавленного чугуна с холодным песком кристаллизатора наружный слой каждой отливки охлаждается. Иногда гипсовая повязка случайно остывает на значительную глубину. В других случаях охлаждение выполняется намеренно с использованием вставок, известных как охлаждение в форме. Использование кокилей приводит к получению твердой поверхности отливки.

Чугун с шаровидным графитом или шаровидным графитом


Состав: Углерод = 3.2 — 4,2%, кремний = 1 — 4%, марганец = 0,5 — 1%, фосфор = 0,18%, сера = 0,2%.

Свойства: В целом чугун с шаровидным графитом по своим свойствам аналогичен ковкому чугуну. Высокая прочность на растяжение, хорошая обрабатываемость, литье, износостойкость, свариваемость, пластичность, герметичность, ударопрочность и ударопрочность, промежуточная демпфирующая способность.

Его еще называют высокопрочным чугуном. Добавление небольшого количества узловатых элементов (например, магния) в расплав серого чугуна помогает графиту принимать форму конкреций / сфероидов вместо угловатых чешуек.Этот вид чугуна используется при литье с необходимыми ударопрочными и ударопрочными свойствами. Округлые утолщения препятствуют образованию трещин, что увеличивает пластичность.

Применение: гидроцилиндры, оборудование для передачи энергии, валки для прокатного стана, железные трубы для водопроводных и канализационных линий, насосы и компрессоры.

Пятнистый чугун
Состав: Углерод = 1,75%

Свойства: Хорошая текучесть, меньшая склонность к ржавчине по сравнению с серым чугуном.

Это продукт между серым и белым чугуном по цвету, составу и общим свойствам.Его прочность и твердость зависят от соотношения свободного и связанного углерода.

Применение: крышка люка, фонарный столб, противопожарные свечи

Свариваемость материалов — чугуны

Знание профессии 25

Чугуны — это сплавы на основе железа, содержащие более 2% углерода, от 1 до 3% кремния и до 1% марганца. Поскольку чугуны относительно недороги, очень легко отливают в сложные формы и легко обрабатываются, они представляют собой важную инженерную и конструкционную группу материалов.К сожалению, не все марки пригодны для сваривания, и обычно требуются особые меры предосторожности даже в отношении так называемых свариваемых марок.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Виды материалов

Чугуны можно удобно сгруппировать по структуре, которая влияет на их механические свойства и свариваемость; Основные группы общетехнических чугунов представлены на рис. .1 .

Серый чугун

Серый чугун содержит 2,0 — 4,5% углерода и 1 — 3% кремния. Их структура состоит из разветвленных и связанных между собой чешуек графита в матрице, которая представляет собой перлит, феррит или смесь двух (рис. 2а) . Чешуйки графита образуют плоскости слабости, поэтому прочность и ударная вязкость ниже, чем у конструкционных сталей.

Чугуны с шаровидным графитом

Механические свойства серого чугуна можно значительно улучшить, если изменить форму графита для устранения плоскостей слабости.Такая модификация возможна, если жидкий чугун, имеющий состав в пределах 3,2 — 4,5% углерода и 1,8 — 2,8% кремния, перед разливкой обработать добавками магния или церия. Таким образом производятся отливки с графитом в сфероидальной форме вместо чешуек, известные как шаровидный, сфероидальный графит (SG) или ковкий чугун (рис. 2b) . Доступны чугуны с шаровидным графитом с перлитными, ферритовыми или перлитно-ферритными матрицами, которые предлагают сочетание большей пластичности и более высокой прочности на разрыв, чем серые чугуны.

Чугун белый

За счет снижения содержания углерода и кремния и быстрого охлаждения большая часть углерода остается в форме карбида железа без хлопьев графита. Однако карбид железа или цементит чрезвычайно твердый и хрупкий, и эти отливки используются там, где требуется высокая твердость и износостойкость.

Ковкий утюг

Их получают путем термообработки тщательно контролируемых составов белого чугуна, которые разлагаются с образованием углеродных агрегатов, диспергированных в ферритной или перлитной матрице.Поскольку компактная форма угля не снижает пластичность матрицы в такой степени, как чешуйки графита, достигается полезный уровень пластичности. Ковкий чугун можно разделить на классы. Чугун Whiteheart, Blackheart и Pearlitic.

Ковкий утюг Whiteheart

Ковкие отливки Whiteheart производятся из высокоуглеродистого белого чугуна, отожженного в обезуглероживающей среде. Углерод удаляется с поверхности отливки, причем потери компенсируются только диффузией углерода изнутри.Отливки Whiteheart неоднородны, имеют обезуглероженную поверхностную оболочку и сердцевину с более высоким содержанием углерода.

Ковкий утюг Blackheart

Ковкий чугун

Blackheart получают путем отжига отливок из белого чугуна с низким содержанием углерода (2,2 — 2,9%) без обезуглероживания. Получающаяся в результате структура углерода в ферритной матрице является однородной с лучшими механическими свойствами, чем у белого железа.

Ковкий перлитный чугун

Они имеют перлитную, а не ферритную матрицу, которая придает им более высокую прочность, но более низкую пластичность, чем ферритные чугуны с черным сердцем.

Свариваемость

Это зависит от микроструктуры и механических свойств. Например, серый чугун по своей природе хрупок и часто не может выдерживать нагрузки, возникающие при остывании сварного шва. Поскольку отсутствие пластичности вызвано крупными чешуйками графита, кластеры графита в ковких чугунах и шаровидный графит в чугунах с шаровидным графитом дают значительно более высокую пластичность, что улучшает свариваемость.

Свариваемость может ухудшиться из-за образования твердых и хрупких микроструктур в зоне термического влияния (ЗТВ), состоящих из карбидов железа и мартенсита.Поскольку чугуны с шаровидным графитом и ковкий чугун с меньшей вероятностью образуют мартенсит, они более легко поддаются сварке, особенно при высоком содержании феррита.

Белый чугун, очень твердый и содержащий карбиды железа, обычно считается несвариваемым.

Сварочный процесс

Во избежание растрескивания часто применяют пайку. Сварка пайкой в ​​Великобритании часто называется «сваркой бронзы». Сварка бронзы — это разновидность сварки пайкой с использованием присадок на основе меди, она регулируется BS 1724: 1990.(Этот стандарт был отозван, но прямой замены не было.) Поскольку оксиды и другие примеси не удаляются плавлением, а механическая очистка будет иметь тенденцию размазывать графит по поверхности, поверхности необходимо тщательно очистить, например, с помощью средства солевой ванны.

При сварке плавлением могут использоваться все процессы кислородно-ацетиленовой сварки, сварки MMA, MIG / FCA. Как правило, условия низкого тепловложения, интенсивный предварительный нагрев и медленное охлаждение обычно являются предварительными условиями для предотвращения растрескивания ЗТВ.

Кислородно-ацетиленовый Из-за относительно низкотемпературного источника тепла кислородно-ацетиленовая сварка требует более высокого предварительного нагрева, чем MMA. Проникновение и разбавление низкие, но широкая ЗТВ и медленное охлаждение будут давать мягкую микроструктуру. Порошковая сварка, при которой присадочный порошок подается из небольшого бункера, установленного на кислородно-ацетиленовой горелке, представляет собой процесс с очень низким тепловложением и часто используется для смазывания поверхностей перед сваркой.

MMA широко используется при производстве и ремонте чугуна, поскольку интенсивная высокотемпературная дуга обеспечивает более высокие скорости сварки и более низкие уровни предварительного нагрева.Недостатком MMA является большее проплавление сварочной ванны и разбавление основного металла, но использование отрицательной полярности электрода поможет снизить HAZ.

MIG и FCA MIG (перенос погружением) и особенно процессы FCA могут использоваться для достижения высоких скоростей наплавки при ограничении глубины проплавления шва.

Присадочные сплавы

При кислородно-ацетиленовой сварке расходные детали обычно имеют немного более высокое содержание углерода и кремния, что обеспечивает сварной шов с соответствующими механическими свойствами.Наиболее распространенными присадочными стержнями для MMA являются сплавы никель, никель-железо и никель-медь, которые могут выдерживать высокое разбавление углерода из основного металла и создавать пластичный наплавленный металл, поддающийся механической обработке.

При сварке MIG электродные проволоки обычно изготавливаются из никеля или монеля, но могут использоваться медные сплавы. Порошковая проволока, никель-железная и никель-железо-марганцевая проволока также доступна для сварки чугунов. Порошки на основе никеля с добавками железа, хрома и кобальта, что позволяет придать им различную твердость.

Дефекты сварного шва

Потенциальную проблему отложений металла сварного шва с высоким содержанием углерода можно избежать за счет использования никеля или никелевого сплава, который дает мелкодисперсный графит, меньшую пористость и легко поддающийся механической обработке наплавленный материал. Однако отложения никеля с высоким содержанием серы и фосфора из-за разбавления основного металла могут привести к растрескиванию при затвердевании.

Образование твердых и хрупких структур ЗТВ делает чугуны особенно склонными к растрескиванию ЗТВ во время охлаждения после сварки.Риск растрескивания HAZ снижается за счет предварительного нагрева и медленного охлаждения после сварки. Поскольку предварительный нагрев замедляет скорость охлаждения как в наплавленном шве, так и в ЗТВ, мартенситное образование подавляется, а твердость ЗТВ несколько снижается. Предварительный нагрев также может рассеять усадочные напряжения и уменьшить деформацию, уменьшая вероятность растрескивания сварного шва и HAZ.

Таблица 1: Типичные уровни предварительного нагрева для сварки чугунов

Тип чугуна Температура предварительного нагрева, градусы C
MMA MIG Газ (термоядерный) Газ (порошок)
Ферритные хлопья 300 300 600 300
Феррит с шаровидным графитом РТ-150 РТ-150 600 200
Ферритный белый ковкий РТ * РТ * 600 200
чешуйки перлитные 300-330 300-330 600 350
Перлитный шаровидный 200-330 200-330 600 300
Перлитный ковкий 300-330 300-330 600 300
RT — комнатная температура
* 200 градусов C, если задействована сердцевина с высокой температурой C.

Поскольку растрескивание также может быть результатом неравномерного расширения, особенно вероятно во время предварительного нагрева сложных отливок или когда предварительный нагрев локализован на крупных компонентах, предварительный нагрев всегда следует применять постепенно. Кроме того, отливке всегда следует позволять медленно остывать, чтобы избежать теплового удара.

Альтернативным методом является закалочная сварка больших отливок, предварительный нагрев которых затруднен. Сварной шов выполняется путем нанесения ряда небольших сварных швов стрингера при низком тепловложении, чтобы минимизировать ЗТВ.Эти сварные швы подвергаются закалке молотком в горячем состоянии для снятия усадочных напряжений, а зона сварки закаливается струей воздуха или влажной тканью, чтобы ограничить накопление напряжений.

Ремонт отливок

Из-за возможности дефектов литья и присущей им хрупкости часто требуется ремонт чугунных деталей. Для мелкого ремонта можно использовать процессы MMA, кислородно-ацетиленовой, пайки и порошковой сварки. Для больших площадей можно использовать MMA или порошковую технику для смазывания краев стыка маслом с последующей сваркой MMA или MIG / FCA для заполнения канавки.Это схематично показано на рис. 3 .

а) перекрытие трещины наплавленным валиком из масляных слоев

б) последовательность сварки

  • Удалите дефектную поверхность предпочтительно шлифованием или фрезой из карбида вольфрама. Если используется строжка воздушной дугой или MMA, компонент должен быть предварительно нагрет на месте, как правило, до 300 ° C.
  • После строжки подготовленный участок следует слегка отшлифовать, чтобы удалить затвердевший материал.
  • Разогрейте отливку до температуры, указанной в таблице 1.
  • Смажьте поверхность канавки маслом MMA, используя электрод малого диаметра (2,4 или 3 мм); используйте никелевый или монелевый стержень для создания мягкого пластичного «смазанного маслом» слоя; в качестве альтернативы используйте оксиацетилен с порошкообразным расходным материалом.
  • Удалите шлак и зачистите каждый сварной шов, пока он еще горячий.
  • Заполните канавку никелевыми (диаметром 3 или 4 мм) или никель-железными электродами для большей прочности.

Наконец, чтобы избежать растрескивания из-за остаточных напряжений, область сварного шва должна быть закрыта, чтобы отливка медленно остывала до комнатной температуры.

Если вам нужна дополнительная информация по любому аспекту чугуна, обращайтесь по адресу [email protected]

Эта статья Job Knowledge была первоначально опубликована в Connect, март 1997 г. Она была обновлена, поэтому веб-страница больше не отражает в точности печатную версию.

.