Виды чугун: Виды и особенности чугуна — Печное и каминное литьё из чугуна. Рубцовск.

Содержание

Виды и особенности чугуна - Печное и каминное литьё из чугуна. Рубцовск.

Чугунные сплавы являются неотъемлемой частью человеческой жизни. Его применение распространилось от тяжёлой промышленности до произведений искусства. Давайте разберёмся, в чём же особенность чугуна, почему он настолько универсален и незаменим.

Чугун – это сплав, основными элементами которого является железо и углерод (более 2, 14 %). Механические и литейные свойства чугуна определяются концентрацией углерода и наличием прочих химических элементов.

Если говорить о чугуне в целом и в сравнении с прочими сплавами, он отличается высокой жаростойкостью, теплоёмкостью, устойчивостью к коррозии, и т.д. Положительные характеристики сплава делают его применение необходимостью как в тяжёлой промышленности, так и в быту.

Выплавка чугуна осуществляется в доменных печах, вагранках и электропечах.

В процессе нагрева в печах проходят химические реакции, позволяющие создавать чугун различных марок с различными механическими и литейными свойствами.

В вагранках(только серый) и электропечах обычно переплавляют отливки в изделия, что с точки зрения затраты топлива более экономично, да и в целом более практично если завод занимается изготовлением изделий, а не производством чугуна разных марок.

Виды чугунов:

На физические и химические свойства чугуна влияют его  химический состав и вид термической обработки.

Белые чугуны – получаются в процессе ускоренного охлаждения.

Белые чугуны отличаются высокой твёрдостью и хрупкостью. Тяжело поддаётся резке, в процессе откалываются куски. В связи с этим в большей степени используются не как конструктивный металл, а как заготовка для производства ковкого и иных марок чугуна.


Производные белых чугунов:

Ковкие чугуны получаются в результате обработки (отжига) белого чугуна.

Название ковкий никак не связано с процессом деформации (ковки) металла. Историки утверждают, что подобное название появилось вследствие того, что  из чугуна с характерными свойствами делали подковы.

Ковкий чугун обладает высокими механическими свойствами, такими как прочность, износостойкость и т.д.. Благодаря чему металл активно используется в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении  при производстве мелких деталей


В результате средней между белым и серым чугуном интенсивности охлаждения образуются половинчатые чугуны. Как следствие, имеющие промежуточные свойства и структуру металла.

Помимо изменения химического состава металла, регулируя интенсивность его охлаждения возможно получать отливки с различным уровнем прочности, пластичности и прочими механическими свойствами чугуна.

Чугуны со специальными свойствами:

Подобной классификации подвергаются белые и серые чугуны, отливаемые с применением определённой технологии для дальнейшего использования в определённых условиях или по специальному назначению. К таким относятся:

  • Антифрикционные чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в особо нагруженных узлах трения (корпус подшипников, втулки, вкладыши, валы)
  • Износостойкие чугуны. Применяются в отраслях с высоким уровнем воздействия внешней среды: детали агрегатов для азотной промышленности, насосного оборудования, печного литья (дверки, колосники и т.д.).
  • Жаростойкий чугун. Применяется для изготовления деталей, подверженных интенсивному воздействию высоких температур: печное литьё, в частности колосники, детали коксохимического оборудования, трубокомплексов, газотурбинных двигателей и т.д.
  • Коррозионностойкие чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в агрессивных средах. В большей степени химическая и авиационная промышленность.
  • Жаропрочные чугуны. Благодаря высокой прочности при нормальных и повышенных температурах  применяется для изготовления деталей арматуры и котлов, промышленных колосниковых решёток, обжиговых печей.

На сегодняшний день простое перечисление деталей, которые изготавливают из чугуна, составит приличную книгу. Сложно переоценить значимость чугуна и изделий из него в промышленности и быту не только нашей страны, но и всего мира.

Разновидности чугуна

1. Особенности нелегированных чугунов

Характеристики серого чугуна

Получение серого чугуна осуществляется в домне. Исходным материалом является руда. Формирования структуры серого сплава осуществляется только в условиях низких скоростей охлаждения. По своей форме углерод, который состоит в чугуне, напоминает пластинчатый графит. Именно поэтому излом характеризуется серым цветом.

Особенности маркировки

Для маркировки серого чугуна используются буквы СЧ и цифры. Последние из них указывают на то, какой предел прочности имеет материал в период растяжения. Данный материал характеризуется универсальными литейными свойствами – малой усадкой и высокой жидкотекучестью.

Применение

Для материала характерно наличие высокой способности к рассеиванию вибрационных колебаний в условиях переменных нагрузок. Металл характеризуется высокой циклической вязкостью. Именно поэтому из данного материала изготавливают прокатные станки, станины станков. Также из серого сплава производится изготовление маховиков, шкивов, корпусов, поршневых колец и т.д.

Характеристики высокопрочного чугуна

Высокопрочный чугун характеризуется наличием графитовых включений шаровидной формы. Получение этих включений обеспечивается благодаря модифицированию магнием серого чугуна. Благодаря шаровидной форме графита, создание резкой концентрации напряжений не происходит. Именно поэтому данный материал характеризуется высоким уровнем прочности в период растяжения и изгиба.

Высокопрочный чугун характеризуется наличием маркировки ВЧ и цифрами, которые указывают на прочность данного материала. Данный металл характеризуется высокой жидкотекучестью, а также небольшой усадкой.

Если сравнивать свойства чугуна и стали, то они очень похожи между собой. Поэтому из данного материала осуществляется производство деталей турбин, коленчатых валов двигателей для таких транспортных средств, как тракторы и автомобили, звездочек, изложниц, шестерней.

Высокопрочный чугун модифицируется следующим способом: расплав сплава смешивается со специальными добавками – модификаторами, которые берутся в небольшом количестве. Это приводит к тому, что пластины графита измельчаются, и получается графит, необходимой формы. Модифицирование приводит к улучшению механических свойств сплава: возрастание вязкости, прочности и пластичности.

Характеристики чугуна, в состав которого входит вермикулярный графит

В состав данных чугунов входит графит, который имеет вермикулярную форму, а также шаровидный графит (не более сорока процентов). Для того чтобы получить чугун, в состав которого входит вермикулярный графит, его модифицируют, используя церий и магний.

Чугун имеет маркировку буквами ЧВГ, а также цифрами, которые указывают на прочность данного материала. ЧВГ характеризуется малой усадкой, также для него присуща хорошая жидкотекучесть.

Чугун, в состав которого входит вермикулярный графит, если делать оценку его механических свойств, находится между такими материалами, как высокопрочный и серый чугун. Данный материал обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет использовать их в средах, которые характеризуются резким перепадом температуры. ЧВГ широко применяется при производстве деталей, работающих при резких перепадах температуры.

Характеристики белого чугуна

Белый чугун является универсальным материалом, производство которого осуществляется в доменной печи с применением руд. Для формирования структуры данного материала необходимо обеспечить высокую скорость охлаждения. Белый чугун характеризуется наличием в своем составе углерода, который образует цементит (Fe3C) с высоким уровнем твердости. Белый чугун невозможно подвергнуть механической обработке. Однако из него можно получить ковкий чугун или подвергнуть его легированию и значительно увеличить его износостойкость.

Характеристики ковкого чугуна

Несмотря на название, ковкий чугун не поддается ковке. Данный материал характеризуется более высоким уровнем пластичности, чем белый чугун. Ковкий чугун характеризуется хлопьевидной формой графитовых включений. Исходным материалом для производства является белый чугун. Чтобы получить ковкий чугун, необходимо нагреть белый до 1000 градусов Цельсия и выдержать 17 – 80 часов при данной температуре, после чего осуществляется медленное охлаждение до нормальных температур. Благодаря изолированной хлопьевидной форме графита обеспечивается высокий уровень прочности и пластичности данного материала.

Для маркировки ковкого чугуна используются буквы КЧ и цифры, которые обозначают прочность материала на растяжение. КЧ обладает максимально низкой жидкотекучестью и большой усадкой.

Если делать оценку механических свойств КЧ, то он занимает промежуточную позицию между сталью и серым чугуном. Ковкий чугун широко применяется для производства литых деталей, работа которых осуществляется в условиях небольших ударных нагрузок – рычагов, педалей. Также данный материал широко применяется при изготовлении трубопроводной арматуры.

 
2. Особенности легированных чугунов

Легированный чугун получается путём введения в состав обычного чугуна легированных компонентов, таких как кремний, хром, алюминий и другие. С помощью легирования чугун получает особые свойства. Легированные чугуны по своим особенностям могут быть:

• Износостойкими;
• Жаростойкими;
• Антифрикционными;
• Жаропрочными.

Маркировка легированных чугунов осуществляется в соответствии с типом стали: Ч является жаропрочным чугуном, ИЧ – износостойким чугуном, АЧ – антифрикционным чугуном, ЖЧ – жаростойким чугуном. После этого могут идти буквы, которые указывают на легирующие элементы. После букв идут цифры, которые рассказывают о примерном содержании легирующих элементов в процентном соотношении. При отсутствии цифры можно судить о наличии примерно одного процента легирующего элемента.

Характеристики износостойкого чугуна

Износостойкость – такое свойство материала, которое позволяет сопротивляться изнашиванию при трении. Для того чтобы обеспечить чугун этим свойством, в белый чугун добавляют хром, никель, титан, вольфрам и молибден.

 Для маркировки износостойкого сплава применяют буквы ИЧ и цифры, указывающие на процентное количество легирующих элементов в них.

Износостойкий чугун характеризуется высоким уровнем стойкости к абразивному износу, что позволяет применять его для производства дисков сцепления, тормозов, деталей для насосов, которыми осуществляется перекачивание абразивных сред, деталей для пескометов.

Характеристики жаростойких чугунов

Жаростойкостью называют характеристику, при которой материал способен сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.

Обеспечение жаростойкости осуществляется в результате того, что легируется серый или белый чугун с использованием таких материалов, как кремний, хром, алюминий. На поверхности материала имеются плотные защитные окисные пленки, с помощью которых осуществляется предохранение сплава от окисления в условиях высоких температур.

Маркировка жаростойкого чугуна осуществляется с применением букв ЖЧ. После этого идут цифры, которыми осуществляется обозначение легирующих элементов.

С помощью ЖЧ изготавливаются детали, которые работают в щелочной, газовой, воздушной среде, и способны выдержать температуру до 1100 градусов Цельсия. Их применяют при производстве конструкций для таких печей, как термические, доменные и мартеновские.

Характеристики жаропрочного чугуна

Жаропрочностью называют способность металла к сохранению своих свойств в условиях высоких температур.
Жаропрочность осуществляется, если легируется серый или белый чугун с применением таких материалов, как хром, никель, молибден или медь. Все жаропрочные материалы одновременно являются и жаростойким, однако не все жаростойкие материалы являются жаропрочными. Маркирование жаропрочного сплава осуществляется буквой Ч.

Данный материал широко применяется для производства газовых печей. С его помощью изготавливают детали, установка которых осуществляется в дизельные двигатели компрессорного оборудования. Также детали из этого материала устанавливаются в саунах и банях. Жаропрочным чугуном является материал, который имеет шаровидный графит.

 
Характеристики антифрикционных чугунов

Антифрикционностью называют возможность материала работать в условиях трения. Антифрикционный чугун может быть серым, высокопрочным или ковким чугуном, который характеризуется перлитной или перлитно-ферритной структурой (перлита < 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

Это приводит к получению мелкодисперсной перлитно-ферритной структуры. Антифрикционный чугун обладает следующими свойствами: высоким уровнем износоустойчивости и достаточно низкой стоимостью. Если сравнивать данный материал с бронзой, то у него ниже уровень трения.

Основой производства данного материала являются серые (АЧС), ковкие (АЧК) и высокопрочные (АЧВ) чугуны. Данный материал очень часто применяется в виде заменителя цветных сплавов. Для того чтобы материал качественно и правильно работал, ему необходимо обеспечить регулярную и качественную смазку. Если наблюдается высокая ударная нагрузка, то это приводит к снижению качества работы антифрикционного чугуна.

Свойства и виды чугуна

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, которые имеют не больше 2% содержания углерода, и затвердевают с образование эвтектики. Чугуны имеют низкую пластичность, что собственно и отличает их от стали. Однако такие преимущества как высокие литейные свойства, дешевизна и прочность, чугуны получили широкое применение в области машиностроения. Выплавка чугунов происходит в электропечах, вангарках и доменных печах, чугуны которые выплавляются в доменных печах, могут быть: передельными, литейными, специальными, так называемые ферросплавы. Для дальнейшей выплавки стали и чугуна, используют передельные и специальные чугуны. Литейные чугуны переплавляются в литейных печах. Из всех выплавляемых чугунов, 20 % используют для изготовления чугунных отливок.

Все сплавы железа, которые содержат более 2,14% углерода, относятся к чугунам. Обычно такие сплавы имеют в составе кремень, немного марганца, фосфор, серу, а так же могут присутствовать и другие элементы, для придания определенных свойств материалу. Такими легирующими элементами могут выступать хром, магний, никель и другие. В зависимости от того, какую структуру имеет чугун, они подразделяются на серые и белые. Разница заключается в следующем: углерод белого чугуна связан химическим соединением в карбид железа Fe3C – цементит, а в сером чугуне, углерод находится в свободном состоянии и имеет вид графита. Серые чугуны прекрасно поддаются механической обработке, а белые в свою очередь имеют высокую твердость, его невозможно обработать режущим инструментом. Именно по этой причине, белые чугуны крайне редко используются с целью изготовления изделия, они используются как полупродукт, чтобы получить из них, ковкий чугун. Состав и скорость охлаждения, влияет на получение серого и белого чугунов.

Структура влияет на прочность, бывают чугуны ковкие и высокопрочные. В свою очередь по степени легирования, бывают: простые, низколегированные, среднелегированные, а так же высоколегированные. Наиболее широкое применение имеют простые, а так же серые низколегированные литейные чугуны.

Чугун – это материал, широко распространенный как материал конструкционный. Очень часто применяется в машиностроении, металлургии и других промышленных отраслях, так как имеет ряд преимуществ перед другими отраслями, за счет хороших литейных качеств и невысокой стоимости. А изделия из него – износостойки, прочны и менее чувствительны, чем сталь. Главнейший процесс, который формирует структуру чугуна – процесс графитизации, то есть выделение углерода в структурно-свободном виде. Самое графитизирующее действие на чугун оказывает углерод и кремний, самое меньшее – медь и кобальт. Отбеливающее действие на чугун оказывает сера, олово и ванадий. Именно по этой причине, в чугунных отливках всегда содержится большое количество кремния.

80% общего производства, составляют чугунные отливки серого чугуна с пластинчатым графитом, с большим количеством внутренних концентратов напряжений, имеющих вид пластин, что делает чугун малочувствительным ко всем внешним концентраторам напряжения, таким как: царапины, надрезы, сечения чугунных отливок, неровности на поверхности и иные неровности.

Так как строение чугуна зависит не только от его состава. Но также от условий литья и плавки, но условия влияют и на его механические свойства. Уменьшение графита и увеличение свойств перлита приводят к повышению прочности, а так же твердости при заданном химическом составе.

Характеристики и виды чугуна

​В состав чугуна входят железо, углерод и разнообразные примеси, которые придают сплаву определенные свойства. Массовая доля углерода в материале должна быть не менее 2,14%, иначе это будет не чугун, а сталь. Этот элемент придает сплаву повышенную твердость, но снижает его ковкость и пластичность. Поэтому чугун является достаточно хрупким материалом. Из других постоянных примесей стоит выделить кремний, марганец, серу и фосфор. В некоторые марки чугуна вводят дополнительные присадки, которые позволяют придать сплаву дополнительные свойства. В качестве легирующих элементов используются хром, никель, ванадий и алюминий.


Плотность чугуна составляет 7,2 грамма на сантиметр кубический. Это является достаточно высоким показателем для металлов и их сплавов. Чугун отлично подходит для литья при производстве разнообразных изделий для всех отраслей промышленности. По этому показателю он незначительно уступает сталям некоторых марок, превосходя все остальные сплавы железа.

 

 

Температура плавления чугуна составляет 1200 градусов по Цельсию, что на 250-300 градусов ниже, чем необходимо для плавления стали. Это связано с повышенным содержанием углерода и как следствие его менее тесной связью с атомами железа на межмолекулярном уровне. При выплавке чугуна и последующей кристаллизации весь углерод не успевает внедриться в структурную решетку железа, поэтому чугун получается хрупким. Его не используют для производства продукции, которая будет эксплуатироваться под воздействием постоянных динамических нагрузок. Зато он идеально подходит для деталей, к которым предъявляется требование повышенной прочности.

 

Технология получения чугуна

 

Получение чугуна - очень материалоемкий процесс, требующий серьезных затрат. На получение одной тонны сплава уходит около 550 килограмм кокса и 900 литров воды. Затраты руды зависят от содержания в ней железа. Обычно используется сырье с массовой долей элемента не менее 70%, так как обработка более бедных руд экономически неоправданна. Такое сырье сначала проходит процедуру обогащения, а уже потом отправляется на переплавку. Производство чугуна проходит в доменных печах. Лишь около 2% от всего производимого в мире материала выплавляется в электропечи.

 

 

Технологический процесс состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом этапе в доменную печь загружают руду, которая содержит так называемый магнитный железняк (соединение двухвалентного и трехвалентного оксидов железа). Также в качестве сырья могут использоваться руды с содержанием водной окиси железа или его солей. Вместе с сырьем в печь загружают коксующиеся угли, которые предназначены для создания и поддержания высокой температуры. Кроме того продукты их горения принимают участие в химических реакциях в качестве восстановителей железа.


Дополнительно в топку подает флюс, который выступает в качестве катализатора и помогает породам быстрее плавиться, освобождаю тем самым железо. Стоит отметить, что перед попаданием в доменную печь руда проходит специальную предварительную обработку. Они измельчается при помощи дробильной установки, так как мелкие частицы быстрее расплавятся. Затем ее промывают, чтобы удалить все лишние элементы, которые не содержать металла. После этого высушенное сырье проходит обжиг в специальных печах, который позволяет удалить из соединений серу и другие чужеродные элементы.

 

 

Когда доменная печь загружена и готова к эксплуатации начинается второй этап производства. После запуска горелок кокс начинает разогревать сырье, выделяя при этом углерод, который, проходя через воздух, реагирует с кислородом и образует оксид. Этот оксид активно участвует в восстановлении железа из соединений, находящихся в руде. При этом, чем больше газа становится в печи, тем слабее протекает химическая реакция. После достижения определенной пропорции она им вовсе прекращается. Избыток газов используется как топливо для поддержания температуры в печи. Такой подход имеет несколько положительных моментов. Во-первых, снижаются затраты ископаемого горючего, что несколько удешевляет производство продукции. А, во-вторых, продукты горения не выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее вредными примесями, а продолжают свое участие в технологическом процессе.

 

 

Избыток углерода смешивается с расплавом и, поглощаясь железом, образует чугун. Все не расплавившиеся элементы породы всплывают на поверхность и удаляются из материала. Отходы называют шлаком, который затем пойдет на производство других материалов. После удаления всех лишних частиц в расплав при необходимости добавляют разнообразные присадки. Таким способом получают два вида сплавов: передельный и литейный чугун.

 

Разновидности чугуна

 

Передельный материал используется для производства стали кислородно-конвертерным способом. Этот вид характеризуется низким содержанием марганца и кремния в составе сплава. Литейный чугун идет на производство разнообразной продукции. Он делится на пять разновидностей, который стоит рассмотреть более детально. Белый чугун является сплавом, в котором избыточная часть углерода содержится в виде цементита или карбида. Свое название он получил за характерный белый цвет в районе излома. Массовая доля углерода в нем составляет более 3%. Этот материал характеризуется повышенной ломкостью и хрупкостью, поэтому его использование весьма ограничено.


Применяется данный вид при производстве простых деталей, которые работают в статических условиях и не несут дополнительной нагрузки. Добавление в сплав легирующих присадок позволяет повысить технические характеристики материала. Для этих целей используется никель или хром, реже алюминий и ванадий. Марка данной разновидности, которая носит название «сормайт» используется в качестве нагревательного элемента в различных устройствах. Она обладает хорошими показателями удельного сопротивления и без проблем работает при температурах до 900 градусов по Цельсию. Из белого чугуна изготавливают ванны для бытовых нужд.

 

 

Серый чугун - наиболее распространенная разновидность материала, которая применяется во многих отраслях народного хозяйства. В этом сплаве углерод присутствует в виде графита, перлита или феррито-перлита. Массовая доля углерода находится на уровне 2,5%. Материал обладает высокой для чугуна прочностью, поэтому используется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку определенного уровня. Из него изготавливают втулки, корпуса различного промышленного оборудования, кронштейны, зубчатые шестеренки.


Графит значительно улучшает действие смазки и снижает влияние трения, так что детали обладают повышенной стойкостью к этому виду износа. При необходимости эксплуатации в агрессивных средах в состав серого чугуна вводятся дополнительные элементы, которые позволят выдержать негативное воздействие. К ним можно отнести никель, хром, молибден, бор, сурьму, медь. Эти элементы позволяют защитить чугун от влияния коррозии. Также некоторые из них повышают уровень графитизации свободного углерода в сплаве, что позволяет создать защитный барьер, через который не могут пробиться какие-либо разрушающие элементы.

 

 

Половинчатый чугун является промежуточным материалом между первыми двумя разновидностями. В нем часть углерода содержится в виде графита, а часть - в виде карбида. Также в сплаве могут в незначительных долях присутствовать цементит (до 1%) и лидебурит (до 3%). Массовая доля углерода в материале составляет 3,5-4,2%. Эта разновидность используется для производства деталей, которые будут проходить эксплуатацию в условиях постоянного трения. К ним относятся тормозные колодки для автомобильной промышленности и разнообразные измельчительные валки для станков. Для повышения износостойкости в сплав по традиции вводятся легирующие присадки.

 

 

 

Ковкий чугун является разновидностью белого сплава, который был подвергнут специальному отжигу с целью графитизации свободного углерода в составе материала. Этот вид обладает улучшенными демпфированными свойствами по сравнению со сталью. К тому же он менее чувствителен к надрезам и хорошо проявляет себя в работе при низких температурах. Углерод, массовая доля которого составляет до 3,5%, находится в сплаве в виде феррита, феррито-перлита или зернистого перлита с вкраплениями графита. Используется данный материал в автомобильной промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях постоянного трения. Для повышения его эксплуатационных характеристик в сплав добавляют магний, бор и теллур.


Высокопрочный чугун получается в результате образования в сплаве шаровидной формы включения графита в металлическую решетку. Это ослабляет металлическую основу кристаллической решетки и приводит к появлению улучшенных механических свойств. Процесс образования шаровидного графита производится путем введения в сплав магния, церия, иттрия и кальция. По своим техническим характеристикам материал очень близок к высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

 

Какие трудности испытывает чугунная промышленность?

 

Перспективы развития чугунной промышленности выглядят не особо радужно. Высокий уровень затрат на производство одной тонны материала и большое количество отходов заставляют промышленников искать более дешевые заменители. Быстрое развитие науки уже сейчас позволяет получать лучшие сплавы при меньших затратах. А в условиях глобальной экологической опасности не обращать внимания на загрязняющий фактор производство недопустимо. Поэтому металлурги по всему миру отказываются от доменных печей в пользу электрического оборудования.

 

 

Но перевести выплавку чугуна на эти рельсы в кратчайшие сроки физически невозможно. Это потребует колоссальных финансовых затрат, которые не потянет ни одно государство. Так что остается лишь ждать, как скоро промышленники сумеют наладить массовый выпуск новых сплавов. Полностью отказаться от чугуна в ближайшие десятилетия, конечно, не получится, но его мировое производство неуклонно будет снижаться. Эта тенденция наблюдается уже в течение последних 5-7 лет.

виды чугунных сплавов, составляющие компоненты и плотность, методы сварки

Для изготовления конструкций используются различные сплавы. Одним из наиболее распространённых материалов является чугун. Многим он знаком по радиаторам отопления, а также ваннам, которые изготавливаются преимущественно из него. Чугун представляет собой сплав, в котором большая часть его состава приходится на углерод и железо.

Составляющие компоненты чугуна

Содержание железа и углерода составляет 2,1%. Кроме них, этот сплав содержит кремний около 3%, а также марганец около 1%. Помимо перечисленных элементов, в состав этого сплава входит также сера и фосфор.

При его производстве в состав вносятся легирующие добавки в виде:

  • никеля;
  • хрома;
  • алюминия.

Если легирующие добавки в составе чугунного сплава отсутствуют, а процесс термообработки он не прошёл, то это приводит к снижению таких его качеств, как:

  1. Прочность.
  2. Твёрдость.
  3. Пластичность.

Виды чугуна

Как было сказано выше, одним из основных компонентов этого сплава является углерод. В этом материале он присутствует в виде цементита и графита.

В зависимости от количества содержащегося в чугуне цементита и формы присутствующего в нём графита, чугунные сплавы могут различаться на следующие виды:

  • Белые.
  • Серые.
  • Ковкие.
  • Половинчатые.
  • Высокопрочные.

Белый чугун — под ним принято понимать сплав, в котором содержащийся углерод представлен в форме цементита. На изломе этот сплав имеет светлый оттенок. Характерной особенностью белого чугуна являются высокие показатели твёрдости.

Поэтому при его использовании обработке режущим инструментом его не подвергают. Обычно белый чугун используют для производства различных видов ковки.

Серый чугун — в его составе углерод представлен в виде графита. На излом это сплав имеет серый оттенок. До этой разновидности чугунного сплава характерны высокие литейные свойства. Этот материал можно подвергать различным видам металлической обработки.

Ковкий чугун — его производят из белого сплава с обязательной термической обработкой. Получаемый материал используется главным образом для изготовления чугунных изделий, используемых в конструкции автомобилей и тракторов.

Углерод присутствует в составе половинчатого чугуна. В нём он представлен в форме графита и цементита. Используют его главным образом в качестве фрикционного материала при изготовлении деталей, от которых требуются высокие показатели износоустойчивости.

Высокопрочный чугун — этот сплав содержит шаровидный графит. Его образование происходит в процессе кристаллизации. Материал высокой плотности применяется для изготовления важных деталей, используемых в машиностроении. Также из него изготавливают элементы высокопрочных труб водопровода, а также составные части газо — и нефтепроводов.

Способность чугуна к свариванию

В технологическом смысле способность чугуна к свариванию очень низкая. Это обусловлено множеством причин:

  • Когда происходит быстрое охлаждение сварного шва, возникают отбелённые участки. Для них характерен высокий уровень твёрдости. Это негативным образом отражается на возможности обработки механическим способом.
  • Если свариваемые материалы нагреваются или охлаждаются неравномерно, то на сварном шве возникают трещины, что связано с высокой хрупкостью чугунного сплава.
  • Так как чугун является жидкотекучим сплавом, то сложной задачей является удержание от вытекания расплавленного металла. Это создаёт трудности для формирования сварного шва.
  • При сварке металла в шве могут возникать поры, что обусловлено интенсивным выделением газов.
  • Выполнение работ по свариванию чугунных изделий приводит к непроварам. Это обусловлено наличием тугоплавких оксидов, которые образуются в результате процессов окисления кремния и ряда других элементов, присутствующих в составе этого сплава.

Характеристики разновидностей чугуна

Основными компонентами этого сплава являются железо и углерод. Кроме них, чугун содержит разнообразные примеси, благодаря которым он приобретает определённые свойства. При производстве чугунного сплава доля углерода в нём не должна превышать 2,14%.

Если это условие не будет выполняться, то материал будет являться не чугуном, а сталью. Благодаря углероду он приобретает высокие показатели твёрдости, но при этом у него снижаются такие характеристики, как ковкость и пластичность.

Это объясняет то, что даже качественный чугун является хрупким материалом. При производстве отдельных марок чугуна в состав вводятся дополнительные присадки. Благодаря им чугун высокой плотности приобретает особые свойства.

Важной характеристикой этого металла является плотность. У него она находится на уровне 7,2 гр. на кубический сантиметр. Для производства деталей и изделий методом литья этот металл является подходящим материалом.

Детали и элементы, изготавливаемые из него, используются в различных отраслях промышленности. В плане плотности чугун лишь немного уступает некоторым маркам стали, которые по этой характеристике превосходят все сплавы железа.

Способы сварки чугунных изделий

Для выполнения сварки материала специалисты прибегают к использованию покрытых или угольных электродов. Кроме этого, применяется порошковая проволока, а также оборудование для газовой сварки.

Если рассматривать процесс сварки чугунных изделий высокой плотности с технологической точки зрения, то нужно выделить три основных направления:

  1. Получение в составе материала качественного сварного шва.
  2. Получение низкоуглеродистого сварного шва.
  3. Получение шва, состоящего из сплавов цветных металлов.

При выполнении сварки чугунных изделий высокой плотности важной задачей является предотвращение возникновения закалённых участков. Во избежание этого выполняется предварительный прогрев деталей, которые будут сваривать. По степени прогрева выделяют следующие виды сварки:

  • горячая — при таком режиме сварки предварительный прогрев изделий осуществляется до температуры 600–650 градусов Цельсия;
  • полугорячая — подготовленное для сварки изделие высокой плотности подогревается до температуры 450 градусов Цельсия;
  • холодная сварка — выполняется без предварительного подогрева.

К использованию первых двух режимов сварки чугуна высокой плотности следует прибегать в тех случаях, когда стоит задача получить сплав высокой плотности в материале сварного шва, который приближен к основному материалу.

Горячая сварка. Когда выполняется этот режим, то подготовленная для сварки холодная деталь прогревается до 650 градусов Цельсия. Это позволяет создать условия равномерного нагрева и медленного охлаждения деталей после завершения работ.

Полугорячая сварка. Когда соединение чугунных изделий производится методом полугорячей сварки, то для решения задачи повышения графитизации прибегают к использованию способа введения графитизирующих веществ. В их качестве выступают алюминий, титан или кремний. Они внедряются в область сварки, а сами детали прогреваются до температуры меньшей, чем при горячей сварке.

Холодный способ сварки чугуна

К такому режиму соединения чугунных изделий высокой плотности прибегают в случаях, если наличие чугуна не предусмотрено в составе сварного шва.

Он также используется в тех случаях, когда необходимо получить чугун высокой плотности в составе материала шва при условии использования во время сварочных работ графитизирующих веществ и допустимости возникновения незначительных дефектов.

Чугун — достаточно популярный материал, который широко применяется в промышленности для изготовления различных деталей, узлов и механизмов. Его отличает высокая прочность и плотность, чем и обусловлена его востребованность.

Сварка чугунных деталей – это актуальная проблема, которая требует серьёзного подхода. При соединении заготовок или конструкций необходимо правильно выбрать подходящий режим сварки в зависимости от свойств и качественных характеристик сварного шва, который требуется получить.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Чугун — свойства, классификация, виды

Просмотров 19 Опубликовано Обновлено

Наверняка многие сталкивались в быту или же на производстве с чугунными изделиями. Этот материал обладает хорошей прочностью и превосходными литейными качествами.

Чугун это стальной, или же правильнее сказать, железоуглеродистый сплав, состоящий из железа и углерода, который имеет объем от 2,14 % до максимальных 6,67 % и может входить в состав как цементит или же графит. Чугун по определению относится к машиностроительному материалу, отличающемуся дешевизной, а также простотой в производстве и служит основой для выплавки стали. Его получение относится к сложным химическим процессам, протекающим на определенных стадиях производства.

Основные характеристики и состав

Данный сплав помимо железа с углеродом включает дополнительные примеси, влияющие на его свойства. Разнообразный состав чугуна, обеспечивает ему высокую твердость, текучесть, повышает хрупкость. В него включаются: сера, кремний, марганец, фосфор. Сплав чугуна из-за входящего углерода имеет высокие показатели по твердости, но при этом снижается ковкость, а также пластичность вещества. Для придания металлу особых характеристик добавляются некоторые присадки. В качестве легирующих компонентов применяются: никель, ванадий, а также хром, алюминий. Формула чугуна состоит из железоуглеродистой основы с дополнительными включениями. Обладает плотностью порядка 7,2 г/см3, что является довольно высоким значением для металлических соединений.

Состоит чугун из нескольких компонентов, из-за чего свойства его вариаций могут существенно отличаться. Кроме углерода и железа, состав включает до 2 % марганца, 1,2 % фосфора, 4,3 % кремния и до 0,07 % серы. Кремний отвечает за состояние жидкотекучести, значительно улучшает литейные качества, а также делает мягче. Для усиления прочности используют марганец. Добавление серы снижает тугоплавкость и понижает его жидкотекучесть. Кроме того, она оказывает вредное воздействие, проявляющееся в появлении на горячих отливках трещин (красноломкость). Наличие фосфора снижает механические свойства, однако позволяет отливать предметы сложной формы.

Структура чугуна выглядит как металлическая основа с включениями из графита. В зависимости от вида, включает перлит, пластинчатый графит, а также ледебурит. Данные элементы определяют его характеристики и присутствуют в различных количествах или же полностью отсутствуют.

Температура плавления составляет от минимальных +1160 °С до максимальных +1250 °С. Имеет высокие антикоррозионные показатели, активно противодействует как сухой (химической), так и влажной коррозии. Благодаря ему появилась на свет нержавейка – стальной сплав, имеющий высокое содержание хромовой составляющей.

Область применения

Чугун широко используется в машиностроении при отливке разнообразных деталей. Применяется для изготовления коленчатых валов, а также двигательных блоков. Кроме того, производятся высококачественные колодки, имеющие высокую устойчивость к трению.  Применяются при низких температурах, где применяется исключительно чугун благодаря своим высоким эксплуатационным свойствам. Данные качества используют при производстве различных элементов машин, где используется чугунный сплав для работы в жестком климате. Этот материал широко применяется металлургами благодаря превосходным литейным характеристикам и невысокой цене. Отлитые изделия имеют высокую износостойкость, повышенную прочность.

Многие сантехнические детали также изготавливаются из чугунной основы. Это батареи, радиаторы отопления, трубы, ванны, разнообразные раковины с мойками. Многие изделия служат и по сей день, хотя устанавливались несколько десятилетий назад. Эти предметы сохраняют первоначальный облик долгие годы и не требуют проведения реставрационных работ. Кроме того, чугунная посуда считается одной из самых удобных при готовке многих блюд.

Разновидности

Чугунный сплав по своим характеристикам подразделяется на передельный, а также литейный. Первый применяют при выплавке стали, используя кислородно-конвертерный метод. Данный вид отличается пониженным количеством марганца и кремния. Литейный чугунный материал служит для производства многочисленных деталей. Образцы изделий из этой основы можно увидеть на соответствующих фото.

К особой разновидности относятся никельхромистые сплавы (нихарды). К ним относится низкоуглеродистый, а также высокоуглеродистый чугун. Первый отличается усиленной прочностью, а второй – повышенной износостойкостью. Основными разновидностями являются белый и серый сплавы. Эти материалы отличаются содержанием углерода, а также свойствами. Кроме того, активно используются ковкие, легированные и высокопрочные виды.

Серый

Серые чугуны имеют низкую пластичность, вязкость, легко поддаются резке при обработке. Применяются при изготовлении неответственных деталей, а также элементов, работающих на износ. В сером чугуне углерод содержится в виде графита, перлита либо феррито-перлита. Его количество составляет около 2,5 %, что обеспечивает высокую прочность изделиям. Из серого сплава изготавливают корпуса различного промышленного оборудования, зубчатые шестеренки, кронштейны, втулки. Материал, содержащий высокое количество фосфора (порядка 0,3 – 1,2 %) обладает хорошей жидкотекучестью и применяется в художественном литье.

Белый

Содержит большое количество углерода (свыше 3 %), представленного в виде цементита либо карбида. Белый цвет в месте разлома данного материала дал название и соединению. Сплав этого вида имеет повышенную ломкость, а также хрупкость, что значительно сужает область использования. На его основе производят детали незамысловатой формы для выполнения статических функций без воздействия значительных нагрузок. Технические характеристики белого материала можно улучшить путем добавления легирующих компонентов. Для этого используется никель, хром, гораздо реже – алюминий либо ванадий. Марка с такими присадками называется «сормайт». Ее используют в качестве нагревательного элемента в разнообразных устройствах. Сормайт отличается стабильными характеристиками при температурных значениях не более +900 °С. Этот материал служит основой при изготовлении обычных бытовых ванн.

Ковкий

Этот вид получают из белого путем отливки с дальнейшей термообработкой. При этом применяется отжиг длительного воздействия, при котором цементит распадается, образуя графит. Этот процесс получил название графитизация с образованием в структуре углеродистых хлопьев. Графит приобретает такую форму благодаря продолжительному отжигу. Это положительно влияет на металлическую основу, которая становится более цельной, пластичной и вязкой.

Ковкий чугун прекрасно эксплуатируется при пониженных температурах и не сильно чувствителен к надрезам. Применяется при изготовлении элементов, работающих при непрерывном трении. Помимо этого, ковкий сплав служит основой для изделий весьма сложной конфигурации: угольники, тормозные колодки, тройники, автомобильные картеры для задних мостов и прочих конструкций. Улучшение свойств достигается путем добавления бора, теллура, магния.

Высокопрочный

Обладает повышенной прочностью и используется для получения изделий ответственного назначения, а в некоторых случаях заменяет даже сталь. Этот высокопрочный чугун получают добавлением в серый вид особых примесей (церий, кальций, иттрий, магний). Из него производят шестерни, поршни, коленчатые валы и прочие детали. Высокая теплопроводность позволяет отливать элементы для отопительных узлов, а также трубопроводов.

Легированный

Чугунный сплав легированного вида содержит дополнительные примеси. В состав входят в повышенном содержании титан, никель, хром, а также цирконий, ванадий, молибден, алюминий и прочие элементы. Они придают высокую прочность, твердость, износостойкость. Применяются легированные материалы при производстве деталей механизмов, взаимодействующих с газовыми, агрессивными средами, а также работающих под воздействием водных растворов.

Этот сплав относят к материалам, производимым черной металлургией. Его зачастую сравнивают со сталью при определении тех или же иных характеристик. Сделанный из чугуна предмет имеет невысокую стоимость по сравнению со стальным аналогом. Помимо этого, чугунные элементы имеют меньший вес и прочность. Эти свойства чугуна значительно расширяются за счет использования различных добавок в сплавы. Его параметры имеют следующие положительные качества:

  • экологически чистый материал, что используется при производстве бытовых предметов, в том числе и посуды;
  • устойчив к кислотно-щелочной среде;
  • гигиеничен;
  • способность длительного сохранения температуры;
  • некоторые виды имеют прочность, сопоставимую со сталью;
  • длительность эксплуатации, при которой его качественные показатели только улучшаются;
  • полная безвредность для организма.

Производство

Получение чугунного сплава относится к материалоемким и затратным процессам. На выплавку одной тонны материала потребуется порядка 900 л обычной воды и около 550 кг кокса. Температура плавления составляет порядка +1200 °С, что требует наличия специфического плавильного оборудования. Для получения массы необходима руда, где массовая доля содержащегося железа составляет свыше 70 %. Обедненные рудные породы не используются по причине экономической неэффективности.

Материал выплавляют в особых доменных печах. Там железная руда проходит полный технологический цикл, начиная с восстановления оксидов руды и заканчивая получением на выходе чугунного сплава. Литье материала требует наличия топлива: кокса, термоантрацита, а также природного газа.  По окончании восстановительного процесса железо в твердой форме помещается в особую часть печи для растворения в нем углерода. После взаимодействия получается чугунная масса, которая в жидком виде опускается вниз. Нерасплавленные примеси выталкиваются на поверхность и впоследствии удаляются. Этот шлак применяется для производства многочисленных материалов. После удаления из расплава ненужных частиц, проводят добавление присадок для получения определенных марок чугунных сплавов.

Графитизированные чугуны

Главное меню a> | Учебная работа
Графитизированные чугуны

В зависимости от формы графитных включений различают серые, высокопрочные, ковкие чугуны и чугуны с вермикулярным графитом.

Серые чугуны получают при меньшей скорости охлаждения отливок, чем белые. Они содержат 1–3 %Si, обладающего сильным графитизирующим действием.

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом. Из него производят станины станков, блоки цилиндров, фундаментные рамы, цилиндровые втулки, поршни и т.д.

Серые чугуны согласно ГОСТ 1412–85 маркируются буквами "СЧ" и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм2 ), например СЧ 15, CЧ 20, СЧ 35 (табл. 1).


Графит в сером чугуне наблюдается в виде темных включений на светлом фоне нетравленного шлифа. По нетравленному шлифу оценивают форму и дисперсность графита, от которых в сильной степени зависят механические свойства серого чугуна.

Серые чугуны подразделяют по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации.

Степень или полноту графитизации оценивают по количеству свободно выделившегося (несвязанного) углерода.

Полнота графитизации зависит от многих факторов, из которых главными являются скорость охлаждения и состав сплава. При быстром охлаждении кинетически более выгодно образование цементита, а не графита. Чем медленнее охлаждение, тем больше степень графитизации. Кремний способствует графитизации, а марганец – карбидообразующий элемент – затрудняет графитизацию.


Рис. 3. Схемы микроструктур графитизированных чугунов:
а) серые; б) высокопрочные; в) ковкие; г) с вермикулярным графитом

Если графитизация в твердом состоянии прошла полностью, то чугун содержит две структурные составляющие – графит и феррит. Такой сплав называется серым чугуном на ферритной основе (рис. 3, а). Если же эвтектоидный распад аустенита прошел в соответствии с метастабильной системой

то структура чугуна состоит из графита и перлита. Такой сплав называют серым чугуном на перлитной основе. Наконец, возможен промежуточный вариант, когда аустенит частично распадается по эвтектоидной реакции на феррит и графит, а частично с образованием перлита. В этом случае чугун содержит три структурные составляющие – графит, феррит и перлит. Такой сплав называют серым чугуном на феррито-перлитной основе.

Феррит и перлит в металлической основе чугуна имеют те же микроструктурные признаки, что и в сталях. Серые чугуны содержат повышенное количество фосфора, увеличивающего жидкотекучесть и дающего тройную эвтектику.

В металлической основе серого чугуна фосфидная эвтектика обнаруживается в виде светлых, хорошо очерченных участков.

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом получают модифицированием серого чугуна щелочно-земельными элементами. Чаще для этого используют магний, вводя его в жидкий расплав в количестве 0,02–0,03 %. Под действием магния графит кристаллизуется в шаровидной форме (рис. 3, б). Шаровидные включения графита в металлической матрице не являются такими сильными концентраторами напряжений, как пластинки графита в сером чугуне. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали.

Маркируют высокопрочный чугун согласно ГОСТ 7293–85 буквами "ВЧ" и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм2), например ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 80 (табл. 2). Так же, как и серые чугуны, они подразделяются по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации и могут быть ферритными, феррито-перлитными и перлитными. Высокопрочный чугун используется во многих областях техники взамен литой и кованой стали, серого и ковкого чугунов. Высокие механические свойства дают возможность широко применять его для производства отливок ответственного назначения, в том числе и в судовом машиностроении: головок цилиндров, турбокомпрессоров, напорных труб, коленчатых и распределительных валов и т.п.


Ковкие чугуны получают путем отжига отливок из белого чугуна. Получение ковкого чугуна основано на том, что вместо неустойчивого цементита белого чугуна при повышенных температурах образуется графит отжига белого чугуна. Мелкие изделия сложной конфигурации, отлитые из белого чугуна, отжигают (получают ковкий чугун) для придания достаточной пластичности, необходимой при их использовании в работе. Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215–79 маркируют буквами "КЧ" и далее следуют величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм2) и относительного удлинения (в %), например, КЧ 35-10, КЧ 60-3 (табл. 3).


Графитизация идет путем растворения метастабильного цементита в аустените и одновременного выделения из аустенита более стабильного графита. Чем больше время выдержки при отжиге и меньше скорость охлаждения, тем полнее проходит графитизация. В зависимости от графитизации встречаются те же три основные типа структур, что и в сером чугуне: ковкие чугуны на ферритной, феррито-перлитной и перлитной основах (рис. 3, в). От серых (литейных) чугунов ковкие чугуны отличаются по микроструктуре только формой графита.

Если на шлифах (рис. 3, а) серых чугунов графит имеет форму извилистых прожилок, то в ковких чугунах графит, называемый углеродом отжига, находится в форме более компактных хлопьевидных включений с рваными краями. Более компактная форма графита обеспечивает повышение механических свойств ковкого чугуна по сравнению с серым чугуном с пластинчатым графитом. Обладая механическими свойствами, близкими к литой стали и высокопрочному чугуну, высоким сопротивлением ударным нагрузкам, износостойкостью, обрабатываемостью резанием, ковкий чугун находит свое применение во многих отраслях промышленности. Из него изготавливают поршни, шестерни, шатуны, скобы, иллюминаторные кольца и др.

Чугуны с вермикулярным графитом получают, как и высокопрочные чугуны, модифицированием, только в расплав при этом вводится комплексный модификатор, содержащий магний и редкоземельные металлы. Маркируют чугуны с вермикулярным графитом согласно ГОСТ 28394–89 буквами "ЧВГ" и далее следует цифра, обозначающая величину предела прочности при растяжении (кГ/мм2), например, ЧВГ 30, ЧВГ 45 (табл. 4). Вермикулярный графит подобно пластинчатому графиту виден на металлографическом шлифе в форме прожилок, но они меньшего размера, утолщенные, с округлыми краями (рис. 3, г). Микроструктура металлической основы ЧВГ также как у других графитизированных чугунов может быть ферритной, перлитной и феррито-перлитной.


По механическим свойствам чугуны с вермикулярным графитом превосходят серые чугуны и близки к высокопрочным чугунам, а демпфирующая способность и теплофизические свойства ЧВГ выше, чем у высокопрочных чугунов. Чугуны с вермикулярным графитом более технологичны, чем высокопрочные, и соперничают с серыми чугунами. Для них характерны высокая жидкотекучесть, хорошая обрабатываемость резанием, малая усадка. Чугуны с вермикулярньм графитом широко используются в мировом и отечественном автомобилестроении, тракторостроении, судостроении, дизелестроении, энергетическом и металлургическом машиностроении для деталей, работающих при значительных механических нагрузках в условиях износа, гидрокавитации, переменном повышении температуры. Например, ЧВГ используется для производства цилиндровых крышек и втулок, поршней судовых и тепловозных двигателей, корпусов газовых турбин и компрессоров.


Начало страницы

различных типов чугуна

При разрушении белого чугуна повсюду видны белые трещины из-за присутствия карбидных примесей. Белый чугун твердый, но хрупкий. Он имеет более низкое содержание кремния и низкую температуру плавления. Углерод, присутствующий в белом чугуне, осаждается и образует крупные частицы, повышающие твердость чугуна. Он устойчив к абразивам, а также экономичен, что делает их полезными в различных областях, таких как подъемные штанги и футеровки в мельницах, изнашиваемые поверхности насосов, шары и кольца угольных измельчителей и т. Д.

Серый - самый универсальный и широко используемый чугун. Присутствие углерода приводит к образованию чешуек графита, которые не пропускают трещины при разрыве материала. Вместо этого по мере разрушения материала графит вызывает многочисленные новые трещины. Расколотый чугун сероватого цвета, что также дало ему название. Благодаря хлопьям графита серый чугун имеет низкую ударопрочность. Они также не обладают эластичностью и имеют низкую прочность на разрыв.

Однако графитовые подделки придают чугуну превосходную обрабатываемость, демпфирующие свойства, а также хорошие смазывающие свойства, что делает их полезными во многих промышленных применениях.Графитовая микроструктура чугуна имеет матрицу, состоящую из феррита, перлита или их комбинации. Расплавленный серый чугун обладает большей текучестью, и они хорошо расширяются во время затвердевания или замерзания чугуна. Это сделало их полезными в таких отраслях, как сельское хозяйство, автомобилестроение, текстильные фабрики и т. Д.

Ковкий чугун - это в основном белый чугун, который подвергается термообработке для преобразования карбида в графит. Полученный чугун имеет свойства, которые отличаются как от серого, так и от белого чугуна.В случае ковкого чугуна структура графита формируется в виде сфероидальных частиц неправильной формы, а не чешуек, которые обычно присутствуют в сером чугуне. Благодаря этому ковкий чугун ведет себя как низкоуглеродистая сталь. Имеется значительная усадка, которая приводит к снижению производства чугуна, а также к увеличению затрат. Ковкий чугун легко отличить по тупым границам.

Ковкий чугун - это еще один тип ферросплавов, который используется в качестве конструкционного материала во многих областях.Для производства высокопрочного чугуна в расплавленный чугун добавляется небольшое количество магния, который изменяет образующуюся структуру графита. Магний вступает в реакцию с кислородом и серой в расплавленном чугуне, что приводит к образованию графита в форме узелков, который получил название чугун с шаровидным графитом. Как и ковкий чугун, ковкий чугун гибок и демонстрирует линейную зависимость напряжения от деформации. Его можно отливать разных размеров и различной толщины.

Руководство для начинающих по идентификации чугуна

Из-за темпераментности всех типов чугуна существует распространенное - а также досадное - заблуждение, что практически невозможно создать качественный сварной шов с использованием чугуна.Некоторые сварщики были дезинформированы о возможностях чугуна при правильном обращении. Специалисты Muggy Weld нередко получают положительные отзывы от клиентов, которые наконец-то обнаружили, что то, что они раньше считали невозможным, на самом деле все-таки осуществимо.

Что такое чугун?

- это сплав, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также небольшое количество кремния и марганца.В чугуне также часто встречаются другие примеси; существует множество элементов, которые могут затруднить работу с металлом. Чугун также содержит частицы углерода, которые делают его склонным к растрескиванию или растрескиванию. Кованое железо, в отличие от чугуна, - это металл, который нужно просто нагревать, а не плавить, и в результате вы можете легко придать ему форму. Поскольку он податлив, для сварки часто используется кованое железо. К сожалению, в случае чугуна этого не происходит.

Мы часто ассоциируем чугун с посудой, обычной утварью и некоторыми зданиями.Существуют разные типы чугуна, и слесарям полезно знать, с какими вариантами они будут работать. Мы дадим краткий обзор четырех типов чугуна: серого, белого, ковкого и пластичного.

Серый

Серый чугун - одна из наиболее широко используемых форм чугуна, поэтому любой слесарь может пожелать ознакомиться с этим типом перед любыми другими вариантами. Серый чугун отличается хлопьевидным внешним видом и серым цветом, создаваемым графитом внутри его состава.Свойства серого чугуна будут меняться в зависимости от того, какие материалы объединяются при плавлении.

Вопреки распространенному мнению, некоторые виды чугуна действительно можно успешно сваривать. Из-за невысокой цены серый чугун является привлекательным вариантом для любых проектов, где это применимо. Он чрезвычайно устойчив к нагреванию, а также является одним из немногих металлов, который хорошо справляется с тепловыми циклами (серия быстрых переходов от тепла к холоду). Некоторые металлы начнут трескаться при быстром переключении между резкими температурами.Серый чугун - один из самых устойчивых металлов к частым перепадам температур, поэтому многие используют его для этой цели.

Белый

По сравнению с другими типами чугуна, белый чугун - единственный тип, в котором углерод представлен только в виде карбида. Белый чугун получил свое название и внешний вид благодаря находящимся в его структуре соединениям, известным как цементит и перлит. Подобно своему серому аналогу, белый чугун имеет множество мелких хлопьев и трещин.

Однако, в отличие от своего серого аналога, белый чугун имеет низкое содержание углерода и силикона.Это делает его менее ударопрочным, чем многие виды железа. Белый чугун часто сочетают с серым, чтобы улучшить его прочность. Белое железо является недорогим вариантом, но оно чрезвычайно хрупкое, что затрудняет резку. Это происходит из-за высокой скорости его охлаждения.

Гибкий

При нагревании белого чугуна образуется ковкий чугун. Когда первый нагревается до 920 градусов по Цельсию, ему дают остыть в невероятно медленном темпе. Это позволяет графиту медленно разделяться и превращаться в сфероидальные частицы.Это создает более гладкую поверхность, чем чешуйчатая поверхность белого железа.

Ковкий чугун бывает двух типов; черное сердце и белое сердце. Белое сердце нагревается в окисленной атмосфере, чтобы удалить углерод с поверхности. Процесс охлаждения белого сердца занимает несколько дней и дает конечный результат, устойчивый к растрескиванию.

Чугун с черным сердцем получают путем отжига в нейтральной атмосфере. Затем его выдерживают при высокой температуре до четырех дней, и, как и в случае с белым сердцем, он создает поверхность без хлопьев.

Как следует из названия, этот тип чугуна является наиболее ковким из своих аналогов. Вы можете легко обрабатывать его и придавать ему различные формы, что делает его идеальным для создания уникальных предметов.

Пластичный

Свойства магния в сплаве высокопрочного чугуна придают графиту сфероидальную форму, в отличие от чешуйчатых форм белого и серого чугуна. Ковкий чугун устойчив к износу и повреждениям, сохраняющимся при сильных ударах. Отсутствие чешуек делает высокопрочный чугун более устойчивым к повреждениям, чем белый или серый чугун.Ситуации, которые могут привести к разрушению белого и серого чугуна, вместо этого позволят высокопрочный чугун изгибаться. Хотя с ковким чугуном труднее работать, чем с другими вариантами, его известность заключается в его долговечности.

Как можно использовать чугун при сварке?

Как мы уже говорили выше, чугун не так сложно сваривать, как многие думают. Многие отвергают изделия, содержащие чугун, как непоправимые. Мы в Muggy Weld стремимся информировать сварщиков о том, что они могут сэкономить деньги, научившись работать с чугуном.Задача просто требует умения оценить металл, с которым вы работаете, и методы, которые помогут вам достичь нужных результатов.
Мы исследовали несколько различных типов чугуна, и от того, какой из них вы решите работать, будет зависеть используемый вами метод и конечный результат. Ниже мы приводим несколько моментов, которые следует учитывать при сварке чугуна:

  • Очистить металл
  • Разогрейте металл до температуры 260-650 градусов Цельсия, но не выше 780 градусов
  • При работе с металлом убедитесь, что вы работаете медленно и медленно

Нужные продукты

В конечном счете, методы, которые вы используете для сварки любого металла, идут рука об руку с тем, что вы используете для его сварки.Магги Велд стремится предоставить решение для всех, кто раньше не считал его доступным. Мы предлагаем высококачественные сварочные изделия, от обожженных чугунных электродов до серебряных припоев. У нас также есть подборка видеороликов, демонстрирующих, как проводить сложный ремонт. Чтобы узнать больше о предлагаемых нами продуктах, не стесняйтесь обращаться к Магги Велд сегодня.

Чугун: свойства, обработка и применение

Чугун - это сплав железа, содержащий 2 мас.% - 4 мас.% Углерода, 1 мас.% - 3 мас.% Кремния и меньшие количества второстепенных элементов [1]. Для сравнения, сталь имеет более низкое содержание углерода до 2 мас.% И более низкое содержание кремния.

Чугун также может быть дополнительно оптимизирован путем легирования небольшими количествами марганца, молибдена, церия, никеля, меди, ванадия и титана перед литьем.

В зависимости от содержания кремния в чугуне он классифицируется как белый чугун или серый чугун и может подвергаться дальнейшей обработке при определенных температурах для получения ковкого или ковкого чугуна.

Общие свойства чугуна

Чугун высоко ценится за его способность легко отливать сложные формы в расплавленном состоянии и за его низкую стоимость. Кроме того, его свойства можно легко изменить, регулируя состав и скорость охлаждения без значительных изменений в методах производства.

Его другие основные преимущества перед литой сталью включают простоту обработки, гашение вибрации, прочность на сжатие, износостойкость и коррозионную стойкость [2]. Коррозионная стойкость чугуна повышается за счет добавления второстепенных элементов, таких как кремний, никель, хром, молибден и медь [3].

Виды чугуна и их применение

Чугун можно разделить на серый чугун, белый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун, в зависимости от его состава.

Серый чугун

Серый чугун или серый чугун имеет темно-серый цвет излома из-за графитовой микроструктуры. Наличие чешуек графита связано с добавлением кремния, который стабилизирует углерод в виде графита, а не карбида железа. Серый чугун обычно имеет состав 2.5–4,0 мас.% Углерода и 1,0–3,0 мас.% Кремния [1].

Применение серого чугуна

Серый чугун - наиболее распространенная форма чугуна. Он используется в приложениях, где его высокая жесткость, обрабатываемость, гашение вибрации, высокая теплоемкость и высокая теплопроводность являются преимуществом, например, в блоках цилиндров двигателя внутреннего сгорания, маховиках, картерах коробки передач, коллекторах, роторах дисковых тормозов и посуде.

Обычно используемой классификацией серого чугуна является международный стандарт ASTM A48.В соответствии с этой системой серые чугуны классифицируются в соответствии с их пределом прочности на разрыв, например, серый чугун класса 20 имеет минимальную прочность на разрыв 20000 фунтов на квадратный дюйм (140 МПа).

Белый чугун

Белый чугун имеет белый цвет излома из-за присутствия карбида железа или цементита Fe3C. Наличие углерода в этой форме, в отличие от графита, является результатом более низкого содержания кремния по сравнению с серым чугуном. Белый чугун обычно содержит 1,8 мас.% - 3,6 мас.% Углерода, 0,5 мас.% - 1,9 мас.% Кремния и 1,0 мас.% - 2,0 мас.% Марганца.

Белый чугун чрезвычайно износостойкий, но хрупкий. Они обладают высокой твердостью благодаря своей микроструктуре, содержащей крупные частицы карбида железа, и не поддаются механической обработке.

Применение белого чугуна

Белый чугун используется в износостойких деталях, хрупкость которых не вызывает особого беспокойства, таких как футеровка корпуса, шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемные штанги, экструзионные форсунки, смесители для цемента, трубопроводная арматура, фланцы, дробилки и рабочие колеса насосов.

Популярный сорт белого чугуна - белые чугуны с высоким содержанием хрома, ASTM A532. Он содержит никель и хром для применения с низким уровнем ударной абразивности [4].

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают путем термообработки белого чугуна с медленным отжигом. Это приводит к превращению углерода в форме карбида железа в белом чугуне в графит, а остальная матрица состоит из феррита или перлита [1]. Графит имеет сферическую или узловатую форму.

Ковкий чугун обладает хорошей пластичностью и пластичностью. Из-за более низкого содержания кремния по сравнению с другими чугунами он демонстрирует хорошую вязкость разрушения при низкой температуре.

Применение ковкого чугуна

Благодаря хорошему пределу прочности на разрыв и пластичности ковкий чугун используется для изготовления электрической арматуры и оборудования, ручных инструментов, трубопроводной арматуры, шайб, кронштейнов, сельскохозяйственного оборудования, оборудования для горнодобывающей промышленности и деталей машин.

Общая классификация ковкого чугуна - ASTM A47.

Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом, характеризуется наличием графита в форме сферических утолщений, как и в ковком чугуне. В отличие от ковкого чугуна, ковкий чугун образуется не путем термообработки белого чугуна, а благодаря определенному химическому составу.

Ковкий чугун содержит 3,2–3,6 мас.% Углерода, 2,2–2,8 мас.% Кремния и 0,1–0,2 мас.% Марганца, а также меньшие количества магния, фосфора, серы и медь.Присутствие марганца определяет сферическую форму включений графита [4].

Применение высокопрочного чугуна

Из-за своей микроструктуры этот материал более пластичен, чем серый или белый чугун. По этой причине он используется в качестве трубы из высокопрочного чугуна для водоснабжения и канализации. Он также может выдерживать термоциклирование и поэтому используется в зубчатых передачах и компонентах подвески транспортных средств, тормозах и клапанах, насосах и гидравлических частях, а также в корпусах ветряных турбин.

Ковкий чугун обычно классифицируется как ASTM A536.

Производство и обработка

Для производства чугуна железо должно быть извлечено из железной руды. Руда выплавляется в доменной печи, где она разделяется на чугун и шлак. Печь нагревается примерно до 1800 градусов Цельсия в атмосфере кислорода, и образующийся шлак поднимается вверх и может быть удален.

Расплавленный чугун, представленный ниже, содержит от 3 до 5 мас.% Углерода. Затем он комбинируется с железом, сталью, коксом и известняком.

После селективного удаления примесей из этого железа содержание углерода снижается. На этом этапе может быть добавлен кремний для преобразования содержания углерода в графит или цементит. Затем железо отливают в различные формы.

[1] Р. Эллиотт, Технология чугуна. Баттервортс, 1988, стр. 1

[2] «Чугун против литой стали», Reliance Foundry, май. 17, 2017. [Онлайн]. [Доступ: 8 октября 2018 г.].

[3] С. К. Сарна, "Коррозия чугунов", ispatguru.com, июн.28, 2016. [Online]. [Доступ: 8 октября 2018 г.].

[4] С. К. Сарна, "Применение чугуна, чугунных отливок, сделанных в Китае", Reliance Foundry. [Онлайн]. [Доступ: 9 октября 2018 г.].

Руководство по выбору чугунов: типы, характеристики, применение

Чугуны - это большая группа сплавов черных металлов, которые содержат большое количество углерода и затвердевают с помощью эвтектики (химического карбида, который затвердевает при более низкой температуре). Они производятся из чугуна и в основном легированы углеродом и кремнием.

Температуры плавления у них заметно ниже, чем у стали. Расплавленный чугун более текуч, чем расплавленная сталь, и менее вступает в реакцию с формовочными материалами, что делает его идеальным для литья. Чугун, который часто называют дешевым, грязным и хрупким металлом, сегодня привлекает гораздо больше внимания и используется из-за его обрабатываемости, легкого веса, прочности, износостойкости и демпфирующих свойств.

Типы

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

Белый чугун содержит большой процент эвтектических карбидов, повышающих твердость за счет ударной вязкости. Присутствие различных карбидов, полученных легированием, делает белое чугун чрезвычайно твердым и стойким к истиранию, но при этом очень хрупким.

Серый чугун характеризуется микроструктурой графита, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет. Это наиболее часто используемый чугун. Чешуйчатая форма графита в сером чугуне влияет на его механические свойства.Чешуйки графита могут действовать как концентраторы напряжений, которые могут преждевременно вызвать локализованную пластичность и вызвать разрушение матрицы. В результате серый чугун не проявляет упругих свойств и разрушается при растяжении без значительной пластической деформации, но придает ему превосходную обрабатываемость, демпфирующие характеристики и самосмазывающиеся свойства.

Ковкий чугун , также называемый чугуном с шаровидным графитом, содержит небольшое количество магния или церия, добавленного к этим сплавам для замедления роста выделений графита.Благодаря времени и контролю это позволяет углю отделяться в виде сфероидальных частиц во время затвердевания. Свойства аналогичны ковкому чугуну, но можно отливать детали с большим сечением.

Ковкий чугун отливают как карбидный чугун, и для преобразования карбида в графит используется термообработка отжигом. Графит существует в более сферической форме в ковком чугуне, что придает ему пластичность и прочность, аналогичную литой низкоуглеродистой стали. Образование карбида вызывает усадку чугуна, и, таким образом, процесс литья требует большего поля, чем желаемый выход.

Технические характеристики

Выбор металлических сплавов требует анализа требуемых размеров и технических характеристик. Размеры, которые следует учитывать, включают:

  • Наружный диаметр (OD)
  • Внутренний диаметр (ID)
  • Общая длина
  • Общая толщина

Другие важные характеристики (в зависимости от области применения) включают форму продукта, предел прочности, предел текучести, точку плавления, проводимость, коррозионную стойкость, пластичность и пластичность.Эти свойства различаются в зависимости от метода формования и состава сплава.

Приложения

Чугун исторически использовался для строительных конструкций, таких как мосты, текстильные фабрики и другие здания. Чаще всего чугун сегодня используется в специализированных промышленных приложениях и в бытовой технике.

Изображение предоставлено:

Викимедиа


Какие бывают типы чугуна?

Чугун - это черный металл, в котором железо является основным компонентом.Все черные металлы извлекаются из чугуна путем переплавки чугуна с коксом и известняком в печи. Доступны различные типы чугуна. В этой статье мы обсудили все типы чугуна с их составами.

Чугун - это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода от 1,7% до 4,5%. Чугун - строго хрупкий материал, поэтому его нельзя использовать для изготовления всех видов элементов машин, поэтому состав компонентов должен быть изменен для достижения различных свойств материала.

Ниже приведены различные механические свойства чугуна.

Прочность на растяжение чугуна = от 100 до 200 МПа (∴ 1 мегапаскалей = 1 Н / мм 2 )

Прочность на сжатие чугуна = от 400 до 1000 МПа

Прочность на сдвиг чугуна = 120 МПа

  1. Серый чугун
  2. Белый чугун
  3. Охлажденный чугун
  4. Ковкий чугун
  5. Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом / чугун с шаровидным графитом)
90c234

Тип чугуна

Углерод Кремний Марганец Сера

Фосфор

5 2 902 Серый чугун5 - 4,0
1,0 - 3,0 0,2 - 1,0 0,02 - 0,25 0,02 - 1,0

Белый

1,8 - 3,6 0,5 - 1,9 0,25 - 0,8 0,06 0,06 - 0,2
Ковкий (белый) 2,0 - 2,9 0,9 - 1,9 0,15 - 1,2 0,02 - 0,2

0,02 - 0,2

Dutile 4.0 1,8 - 2,8 0,1 - 1,0 0,01 - 0,03

0,01 - 0,1

  • Серый чугун имеет графитовую микроструктуру и серый цвет из-за наличие графита.
  • Серый чугун имеет очень низкую прочность на разрыв и высокую прочность на сжатие.
  • Не обладает пластичностью.
  • Серый чугун обычно используется для изготовления компонентов скольжения, поскольку графитовая структура сама по себе действует как свободная смазка.
  • Имеется семь марок серого чугуна (согласно Is: 210-1993).
  • Используется для изготовления маховиков, блоков цилиндров, корпусов, корпусов станков.

Белый чугун

  • Белый чугун не содержит графита, поэтому он выглядит белым из-за отсутствия графита, а углерод находится в форме карбида (цементита).
  • Обладает высокой прочностью на разрыв и очень плохой прочностью на сжатие.
  • Из-за его твердости обработка обычными инструментами затруднена.
  • Используется для изготовления автомобильных колес, валков для дробления зерна, дробильных плит для щековых дробилок.

Охлажденный чугун

  • Это белый чугун, полученный путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна. Это быстрое охлаждение называется чугун Chilling , а получаемый чугун - чугун с охлаждением.

Ковкий чугун

  • Ковкий чугун получают из белого чугуна. Ковкий чугун может быть произведен путем графитизации или окисления и декарбонизации белого чугуна.Затем химический состав и металлографические структуры будут изменены, чтобы получить ковкий чугун из белого чугуна.
  • Ковкий чугун имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем серый чугун, и обладает отличными обрабатываемыми качествами.
  • Различают три основных ковких чугуна. это
    • ковкий чугун черного сердца
    • ковкий чугун белого цвета
    • ковкий перлитный чугун
  • Используется для изготовления железнодорожного подвижного состава, тормозных опор, дверных петель, замков.

Ковкий чугун

  • Ковкий чугун известен как высокопрочный чугун. Также известен как чугун с шаровидным графитом / чугун с шаровидным графитом.
  • Этот ковкий чугун можно получить, добавляя в серый чугун от 0,1% до 0,8% магния.
  • Благодаря содержанию магния в высокопрочном чугуне, он улучшает высокую текучесть, литье, предел прочности, ударную вязкость, износостойкость, свариваемость, обрабатываемость.
  • Используется для изготовления литых изделий, таких как гидроцилиндры, головки цилиндров, валки прокатных станов, изделия центробежного литья.

Это разные типы чугуна.

Как эти составы влияют на свойства каждого типа чугуна? путем добавления в чугун различных примесей, таких как сера, кремний-марганец и т. д., для улучшения механических свойств материалов.

Что такое чугун

На главную> Советы и факты> Что такое чугун

Термин « чугун » обозначает целое семейство металлов с широким спектром свойств.Это общий термин, такой как сталь, который также обозначает семейство металлов. И стали, и чугуны в основном состоят из железа с углеродом (C) в качестве основного легирующего элемента. Стали содержат менее 2% и обычно менее 1% C, тогда как все чугуны содержат более 2% C. Около 2% - это максимальное содержание C, при котором железо может затвердеть как однофазный сплав со всем C в растворе. в аустените. Таким образом, чугуны по определению затвердевают как гетерогенные сплавы и всегда имеют более одного компонента в своей микроструктуре.

В дополнение к C, чугуны также должны содержать значительное количество кремния (Si), обычно от 1 до 3%, и, таким образом, они фактически являются сплавами железо-углерод-кремний. Высокое содержание C и Si в чугунах делает их отличными литейными сплавами. Их температуры плавления заметно ниже, чем у стали. Расплавленное железо более жидкое, чем расплавленная сталь, и менее реагирует с формовочными материалами. Образование графита более низкой плотности в чугуне во время затвердевания уменьшает изменение объема металла от жидкого к твердому и делает возможным производство более сложных отливок.Однако чугуны не обладают достаточной пластичностью для прокатки или ковки.

Различные типы чугуна не могут быть определены по химическому составу из-за сходства между типами. В таблице 1 перечислены типичные диапазоны составов для наиболее часто определяемых элементов в пяти основных типах чугуна.

Таблица 1. Диапазон составов для типичных нелегированных чугунов

Процент (%)

Тип
Утюг

Углерод

Кремний

Марганец

Сера

фосфор

Серый

2.5-4,0

1,0–3,0

0,2-1,0

0,02-0,25

0,02–1,0

Пластичный

3,0-4,0

1,8–2,8

0,1–1,0

0,01-0,03

0,01-0,1

Компактный графит

2.5-4,0

1,0–3,0

0,2-1,0

0,01-0,03

0,01-0,1

Гибкий
(литой белый)

2. -2.9

0,9–1,9

0,15–1,2

0,02-0,2

0.02-0,2

Белый

1,8–3,6

0,5–1,9

0,25-0,8

0,06-0,2

0,06-0,2

Существует шестая классификация для коммерческих целей - высоколегированные чугуны. Они имеют широкий диапазон базового состава, а также содержат большое количество других элементов.

Наличие некоторых второстепенных элементов также имеет жизненно важное значение для успешного производства каждого типа железа. Например, зародышеобразователи, называемые модификаторами, используются при производстве серого чугуна для контроля типа и размера графита. Незначительные количества висмута и теллура используются в производстве ковкого чугуна, а присутствие нескольких сотых процента магния (Mg) вызывает образование сфероидального графита в высокопрочном чугуне.

Кроме того, состав чугуна должен быть адаптирован к конкретным отливкам.Мелкие и крупные отливки из одного сорта чугуна не могут быть изготовлены из металла одного и того же состава. По этой причине большинство отливок из чугуна покупают на основе механических свойств, а не состава. Обычное исключение - отливки, требующие особых свойств, таких как коррозионная стойкость или устойчивость к повышенным температурам.

Различные типы чугуна можно классифицировать по их микроструктуре. Эта классификация основана на форме и форме, в которой большая часть углерода содержится в железе.Эта система предусматривает пять основных типов: серый чугун, высокопрочный чугун, ковкий чугун, чугун с компактным графитом (CGI) и белый чугун. Каждый из этих типов может подвергаться умеренному легированию или термообработке без изменения его основной классификации. Высоколегированные чугуны, обычно содержащие более 3% добавленного сплава, также могут быть индивидуально классифицированы как серые или высоколегированные чугуны или белые, но высоколегированные чугуны коммерчески классифицируются как отдельная группа.

следующий: Серый чугун >>

Если вы хотите получить дополнительную информацию о Atlas Foundry Company, отливках из серого чугуна и других услугах, которые мы предоставляем, позвоните нам по телефону (765) 662-2525 , заполните нашу контактную форму или напишите в отдел продаж.

Услуги | Продукты | Оборудование | Преимущества | FAQs
Советы и факты | Ссылки | О литейной фабрике Атлас | Глоссарий литейного производства
Связаться с Atlas Foundry | Карта сайта | Вернуться домой


Atlas Foundry Company, Inc.
601 N. Henderson Avenue
Marion, IN 46952-3348
Телефон: (765) 662-2525 • Факс: (765) 662-2902
Электронная почта: Atlas Foundry • Продажи: Продажа по электронной почте

Авторские права © 2001-2018 Atlas Foundry Company Inc.Все права защищены.

Чугун | Типы, преимущества, недостатки, использование, свойства

Чугун - это сплав черных металлов, содержащий более 2% углерода. Хотя он может иметь процент углерода от 2% до 6,67%, но на практике он составляет всего от 2% до 4%.

Свое название получил благодаря отличным литейным качествам. Он твердый и хрупкий.

Между чугуном и сталью есть принципиальная разница. Сталь содержит менее 1% углерода, а чугун - более 2% углерода.

Другие легирующие элементы, которые обычно используются в нем:

  • Марганец : Повышает сопротивление износу и истиранию
  • Хром : Повышает прокаливаемость, износостойкость, устойчивость к коррозии и окислению
  • Никель : Повышает прочность на разрыв
  • Вольфрам : Повышает жаропрочность и жаропрочность
  • Молибден : Повышает прокаливаемость
  • Ванадий : Повышает прокаливаемость и жаропрочность
  • Кремний : Повышает прокаливаемость и удельное электрическое сопротивление
  • Алюминий : работает как раскислитель стали
  • Титан : работает как раскислитель стали
  • Ниобий : снижает прокаливаемость и увеличивает пластичность, что приводит к увеличению ударной вязкости
  • Кобальт : снижает закаливаемость и сопротивляется размягчению при повышенных температурах

Типы чугуна

В приведенной выше таблице вы можете найти состав различных типов чугунов

Ниже приведены некоторые важные его типы

  • Серый
  • Пластичный
  • Графит уплотненный
  • Белый
  • Податливый
  • Устойчивость к истиранию
  • Шаровидная или сфероидальная
  • Аустенитный

Теперь кратко обсудим свойства каждого из них.

  1. Белый чугун

Углерод присутствует здесь в виде карбида железа (Fe 3 C).

Его свойства

  • Обладает высокой прочностью на сжатие
  • Трудно обработать
  • Обладает хорошей твердостью
  • Устойчивость к износу
  1. Серый чугун

Углерод здесь в основном в форме графита.Стоит недорого.

Его свойства

  • Обладает хорошей обрабатываемостью
  • Обладает хорошей устойчивостью к истиранию и износу
  • Обладает высокой прочностью на сжатие
  • Хрупкий
  1. Ковкий чугун

Его свойства

  • Обладает высокой пластичностью
  • Обладает высокой прочностью
  1. Ковкий чугун

Они стали пластичными с помощью отжига.Из них изготавливают детали, где ковка стоит дорого, например, опоры тормозов, ступицы колес вагонов и т. Д. Они дорогие.

Его свойства

  • Обладают повышенной пластичностью
  • Они прочнее серого чугуна
  • Их можно перекручивать или сгибать без перелома
  • Отличные возможности обработки

5. Чугун с шаровидным графитом или шаровидным графитом

Здесь графит присутствует в виде сфер или конкреций.

Его свойства

  • Обладают повышенной прочностью на разрыв
  • Обладают хорошими характеристиками удлинения

Преимущества чугуна
  • Обладает хорошими литейными свойствами
  • Он доступен в больших количествах, следовательно, производится массово. Инструменты, необходимые для процесса литья, относительно дешевы и недороги. Это обуславливает невысокую стоимость ее продукции.
  • Ему можно придать любую сложную форму и размер без дорогостоящих операций механической обработки
  • Она имеет в три-пять раз большую прочность на сжатие по сравнению со сталью
  • .
  • Обладает хорошей обрабатываемостью (серый чугун)
  • Обладает отличными антивибрационными (или демпфирующими) свойствами, поэтому из него делают рамы машин.
  • Обладает хорошей чувствительностью
  • Обладает отличной износостойкостью
  • Обладает постоянными механическими свойствами в диапазоне от 20 до 350 градусов Цельсия
  • Обладает очень низкой чувствительностью к метке
  • Имеет низкую концентрацию напряжений
  • Низкая стоимость
  • Обладает прочностью
  • Обладает устойчивостью к деформации

Недостатки чугуна
  • Склонен к ржавчине
  • Обладает плохой прочностью на разрыв
  • Его части чувствительны к сечению, это связано с медленным охлаждением толстых сечений.
  • Выход из строя его частей внезапный и тотальный, у него нет предела текучести.
  • Имеет плохую ударопрочность
  • По сравнению со сталью хуже обрабатывается
  • Имеет высокое соотношение веса и прочности
  • Обладает повышенной хрупкостью
  • Не обрабатывается (белый чугун)

Применение чугуна

Используется для изготовления следующих вещей

  • Используется в производстве труб для транспортировки подходящих жидкостей
  • Используется в производстве различных машин
  • Применяется в производстве автомобильных запчастей
  • Используется для изготовления кастрюль и посуды
  • Применяется при постановке якоря для судов.