Чугун серый ковкий высокопрочный

 

 

Надежность и долговечность изделия в современном машиностроении, в значительной мере зависит от свойств применяемых конструкционных материалов. Свыше 80% машиностроительных деталей различной массы и сложности изготавливают из сплавов на основе железа. В зависимости от содержания углерода сплавы на основе железа разделяют на стали и чугуны.

В отличие от стали в чугуне при определенных условиях часть углерода выделяется в виде розеток графита. В сечении такой розетки видны лишь отдельные пластины. Поэтому, на полированном шлифе чугуна заметны изолированные включения графита. Структура матрицы, чаще всего, бывает феррито-перлитной или перлитной. Такой чугун называют серым.

Обычно, в сером чугуне содержится от 2,5% до 3,6% углерода. В определенных количествах в него входят кремний и марганец. Как примеси, постоянно присутствует сера и фосфор.

Прочность чугуна определяется наличием в его структуре графита пластинчатой формы. Такие графитовые включения значительно ослабляют матрицу. Под действием нагрузки возникает напряжение в металле с наибольшей концентрацией у концов у графитовых включений. В этих местах появляются микротрещины. Серый чугун имеет относительно невысокую прочность и разрушается без пластической деформации.

Чугун – литейный сплав.

Условия охлаждения чугуна после заполнения литейной формы оказывает решающее влияние на формирование его структуры. В тонких сечениях отливки, где скорость охлаждения в период кристаллизации высокая, образуется структура белого чугуна. Углерод в нем находится в виде цементита, графит отсутствует. В остальных сечениях образуется структура серого чугуна. Химический состав также оказывает влияние на структуру. С повышением содержания марганца и серы увеличивается зона отбела. Увеличение содержания графитизирующих элементов – углерода и кремния, уменьшает склонность чугуна к отбелу. Для получения отливок с заданными свойствами, необходимо в каждом конкретном случае учитывать как химический состав, так и скорость охлаждения чугуна в литейной форме.

Серый чугун

Несмотря на относительно невысокие механические свойства, серый чугун нашел широкое применение. Потому что легко обрабатывается, обладает повышенной демпфирующей способностью, а так же антифрикационными свойствами. Поскольку графит чугуна удерживает смазку и сам служит смазочным материалом. Сопряженные детали из чугуна легко перемещаются относительно друг друга.

Серый чугун с небольшими добавками хрома и никеля приобретает хорошие упругие свойства. Поршневое кольцо из такого чугуна после снятия нагрузки вновь принимает первоначальные размеры.

Серый чугун обладает высокой жидкотекучестью. При реальных температурах заливки длина спиральной пробы из чугуна почти вдвое больше стальной, что позволяет изготавливать отливки сложной конфигурации.

Серый чугун отличается малой объемной усадкой при кристаллизации, позволяющей во многих случаях обходиться без установки и прибыли. Наиболее распространенный агрегат для выплавки серого чугуна — вагранка с капельником, в котором происходит накапливание металла, а также усреднение его состава и температуры. Для уменьшения склонности чугуна к отбелу, его модифицируют, вводя в жидкий металл кремнийсодержащие добавки. Модифицирование позволяет выравнивать свойства металла в различных сечениях отливки. Что видно на примере измерения твердости чугунов. Не модифицированного и модифицированного.

Глубина отбела на клиновой пробе модифицированного чугуна значительно меньше, чем не модифицированного. Форма графитовых включений в результате модифицирования также изменяется.

Кроме вагранок для выплавки серого чугуна используют электрические печи. Они позволяют выплавлять металл с более высокой температурой, что имеет важное значение для последующей, внепечной обработки чугуна. Формы для получения отливок из серого чугуна изготавливают уплотнением формовочной смеси в опоках. В полость литейной формы для выполнения внутренней конфигурации отливки устанавливают стержни.

В массовом производстве для мелких чугунных отливок широко применяют автоматические линии безопочной формовки, в том числе с установкой стержней при помощи стержнеукладчика.

Металл формы также заливается автоматически. Отливки из серого чугуна изготавливают не только в песчаных формах, но и металлических. Для получения отливок, имеющих форму тел вращения, широко применяют центробежный способ литья. При этом, повышается производительность труда, не расходуются формовочные материалы, отсутствует литниковая система.

Серый чугун — общепризнанный конструкционный материал. Его применяют для изготовления различных деталей, работающих в условиях статичных нагрузок, вибрации, повышенного трения.

Ковкий чугун

Известно, что такие детали автомобиля, как ступицы колеса, корпус дифференциала, испытывают динамические нагрузки. Можно ли использовать для их изготовления чугун? Можно, если значительно повысить его пластичность. Таким свойством обладает ковкий чугун, в котором графит имеет не пластинчатую, а хлопьевидную форму. По сравнению с серым чугуном в ковком, концентрация графитизирующих элементов – углерода  и кремния ниже.

По прочности и пластичности ковкий чугун превосходит серый.  Изменения химического состава привело к снижению жидкотекучести и росту усадки при затвердевании, что требует установки прибылей даже на мелких отливках. При производстве ковкого чугуна обычно используют дуплекс-процесс.

Выплавляют чугун в огранке, затем транспортируют в раздаточном ковше и переливают в электрическую индукционную печь, где его прогревают перед заливкой для повышения жидкотекучести.

Технологический процесс получения отливок из ковкого чугуна аналогичен получению отливок из серого чугуна. Все большее распространение получают автоматические формовочные линии. Металл в формы заливается на конвейере. Изготовленные отливки должны иметь структуру белого чугуна по всему сечению. Для получения структуры ковкого чугуна их подвергают графитизирующему  отжигу в термических печах. В период выдержки происходит разложение цементита белого чугуна и образуется включение графита хлопьевидной формы. После термической обработки отливки правят на специальных прессах.

Необходимость использования длительной термической обработки и правки значительно повышает трудоемкость изготовления деталей из ковкого чугуна. Кованая стальная заготовка распределительного вала двигателя заметно отличается от готовой детали.

Литая заготовка по своей конфигурации к ней значительно ближе, что намного снижает трудоемкость механической обработки. То же относится и к коленчатым валам, деталям ответственного назначения. Для замены кованых заготовок литыми, нужен сплав, который совмещал бы механические свойства стали с технологическими и эксплуатационными свойствами чугуна.

Высокопрочный чугун

Такими свойствами обладает высокопрочный чугун, в котором при кристаллизации образуются включения графита шаровидной формы.По сравнению с серым чугуном, высокопрочный, характеризуется повышенным содержанием углерода и кремния. А так же низкой концентрацией серы.Механические свойства чугуна определяют при испытании образцов, специально изготовленных в соответствии с ГОСТом.

В высокопрочном чугуне шаровидная форма графита, в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером, ослабляет матрицу и значительно снижает концентрацию напряжения при воздействии нагрузки.

По прочности чугун с шаровидной формой графита приближается к стали. Отливки из высокопрочного чугуна подаются обработке так же хорошо, как и из серого. При этом, достигается требуемая точность и чистота поверхности.

Высокопрочный чугун обладает высокой герметичностью. Из него изготавливают цилиндры газомотокомпрессоров, выдерживающие при испытаниях давление до 100 атмосфер.

Вместе с тем, высокопрочный чугун склонен к образованию усадочных раковин, что требует установки прибылей для питания массивных частей отливок.

Для выплавки высокопрочного чугуна широко применяют индукционные тигельные печи, в которых получают чугун нужного состава и температуры, достаточной для последующего модифицирования. В качестве модификаторов используют магний, церий, иттрий, в виде чистых металлов или легатов. Для предотвращения быстрого всплывания и увеличения времени контакта с расплавом, модификатор накрывают стальными листами. Затем из печи выпускают металл в ковш. Такая технология повышает усвоение модификаторов в чугуне и обеспечивает стабильность процесса.

Для снижения склонности чугуна к отбелу, его дополнительно модифицируют ферросилицием. Формы для отливок большой массы, в основном, изготавливают на крупных встряхивающих столах.

Сборку форм и их заливку производят на специальном плацу. В процессе кристаллизации высокопрочного чугуна под воздействием модификаторов в расплаве происходит многократное ветвление пластин графита и образование его включений шаровидной формы. При недостаточном количестве модификатора или неравномерном его распределении в чугуне может образоваться обычный пластинчатый графит.

Для стабилизации структуры и обеспечении однородности физикомеханических свойств высокопрочного чугуна крупные отливки сложной формы подвергают термической обработке. Например, нормализации.

После механической обработки детали поступают на участок контроля. Детали ответственного назначения проходят дефектоскопию. Замена ряда стальных деталей, испытывающих при эксплуатации большие ударные нагрузки и давление, деталями из высокопрочного чугуна, существенно удешевляет производство некоторых видов машиностроительной продукции.

Из высокопрочного чугуна изготавливают около 50% коленчатых валов для двигателей различного назначения. Эксплуатационные и литейные свойства чугунов обеспечили их широкое применение в различных отраслях машиностроения. Из них получают выше двух третей литых заготовок, используемых промышленностью нашей страны. 

 

Чугун: серый и белый: cвойства, производство, литье, маркировка

Мытье сковороды после использования

Чугун — неприхотливый материал, но за ним важно правильно ухаживать. Чтобы избежать сильных загрязнений сковородки после использования и облегчить последующую очистку, соблюдают следующие правила:

1. Хорошо разогревают сковородку перед эксплуатацией: на холодной поверхности пища пригорает чаще всего.
2. Внутри изделие не очищают агрессивными веществами: они разрушают естественное покрытие и приводят к постоянному пригоранию пищи.
3. Не применяют для чистки скребки из металла: любая малейшая царапина способна спровоцировать появление ржавчины.
4. Обязательно прокаливают посуду перед первым применением и далее для восстановления антипригарных свойств.
5. Очищают сковороду сразу после приготовления пищи, чтобы остатки еды не превратились в застывшую корку.

Мытье в посудомоечной машине

Современные хозяйки стараются по максимуму использовать бытовую технику при выполнении домашних дел. На многих кухнях есть посудомоечные машины, но подходят ли они для сковородок из чугуна?

Чугун — материал с особыми свойствами. Поэтому такую посуду нежелательно помещать в посудомоечную машину.

Поверхность сковородки пористая, имеет неровности. При нагревании она впитывает масло, которое полимеризуется под воздействием кислорода. В результате образуется пленка, делающая дно посуды более гладким и ровным. В посудомоечной машине защитная пленка смывается чистящими веществами — дно становится шершавым. Поэтому при приготовлении еда прилипает к поверхности, а прямое попадание в поры углерода, кислорода и азота активизирует процессы ржавления.

Белый чугун

Белый чугун применяется в машиностроении значительно реже, чем серый, ввиду его большей хрупкости и высокой твердости, вследствие чего он не поддается механической обработке режущими инструментами.
 

Белый чугун применяется в машиностроении значительно реже, чем серый, ввиду его большой хрупкости и высокой твердости, вследствие чего он не поддается механической обработке режущими инструментами.
 

Белый чугун главным образом идет на переделку в сталь. Он содержит от 2 2 до 4 % углерода, который находится в химически связанном состоянии. Белый чугун отличается высокой твердостью и хрупкостью. Литейные свойства этого чугуна низкие.
 

Белый чугун содержит углерод в виде цементита и имеет белый лучистый вид излома. Такой чугун отличается высокой твердостью, прочностью, высокими износостойкостью и хрупкостью. Он плохо поддается обработке резанием, поэтому его почти не используют. Применяют обычно серый чугун с включениями графита и отбеленной поверхностью, т.е. чугун, поверхностные слои которого имеют структуру белого чугуна для увеличения износостойкости, а сердцевина – структуру серого чугуна. Серый чугун обладает наилучшими технологическими и хорошими физико-механическими свойствами и является основным материалом для различных отливок. Структура металлической основы такого чугуна может быть ферритной, перлитной или перлитно-ферритной, а форма графита – пластинчатая. Излом чугуна серый, обусловленный выделением графита в металлической основе.
 

Белый чугун по сравнению с серым чугуном обладает худшими литейными свойствами, очень твердый и трудно поддается резанию.
 

Белый чугун для ковкого чугуна часто плавят в двух печах: вначале в вагранке, затем в электроплавильных печах, где доводят чугун до определенного химического состава и перегрева.
 

Белые чугуны состоят из перлита и цементита. Из-за большого количества цементита белые чугуны имеют очень высокую твердость ( НВ 450 – 600), но весьма низкую обрабатываемость. Скорости резания деталей из белого чугуна ( чаще всего применяют отбеленный чугун, получаемый из серого чугуна путем его закалки) твердосплавным инструментом не превышают 3 – 10 м / мин.
 

Белый чугун, применяемый для производства перлитного бело-сердечного ковкого чугуна, содержит повышенное количество углерода, поэтому для его плавки применяют только вагранку.
 

Определение минимальной высоты стояка.| Типовая литниковая система для отливки из ковкого чугуна.| Значение угла а, градусы.

Белый чугун имеет большую усадку ( до 2 %), плохо заполняет форму и к тому же отличается хрупкостью. Для того чтобы усадка при затвердевании металла проходила более спокойно и не образовывалось трещин в отливке, металл рекомендуется подводить через один питатель. Габаритные размеры и масса отливок позволяют это делать, так как из ковкого чугуна обычно получают мелкие отливки, масса которых не превышает 100 кг.
 

Белые чугуны, применяемые для производства бронефутеровоч-ных плит ( типа плавок № 115 и 226), имеют сравнительно низкую удароустойчивость, но использование их для изготовления плит – с гладкой или волнистой поверхностью ( большой площадью соприкосновения с мелющими телами и измельчаемым материалом) может быть вполне оправдано.
 

Белые чугуны, расположенные в табл. 6 от плавки № 105 и ниже, по удароустоичивости аналогичны высокоуглеродистой хромо-титановой стали в литом состоянии. Чугуны типа плавки № 120 могут работать в условиях многократных ударных нагрузок.
 

Белый чугун отличается твердостью и хрупкостью. Он плохо отливается и плохо поддается механической обработке.
 

Белый чугун ( передельный) – густоплавкий, хрупкий, твердый, трудно поддается обработке резанием. Он используется для получения ковкого чугуна и перерабатывается в сталь.
 

Белые чугуны используют как износостойкие конструкционные материалы. В таких чугунах весь углерод находится в связанном состоянии с карбидообразующими элементами. Наиболее дешевым и очень эффективным карбидообразующпм элементом является хром.
 

Производство

Технология промышленного извлечения железа из железосодержащего сырья и получение чугуна достаточно трудоёмкая и сложная. Нет смысла описывать все химические и технологические процессы и углубляться в терминологию. Изучить вопрос можно при желании в источниках по металлургии.

Чугун выплавляют из магнитного, красного, бурого железняка, на металлургических комбинатах, в специальных доменных печах. Топливом служит кокс, который частично могут заменять мазутом или газом.

Руда проходит предварительную подготовку, прежде чем попасть в доменную печь. Помимо руды и топлива, для плавки используют флюсы – известняки, необходимые для образования шлака и удаления серы из расплава.

Методы подготовки зависят от качества руды – это дробление, сортировка, окусковывание, обогащение и другие.

Пройдя все сложные процессы, руда превращается в шихту, которая непрерывно загружается в доменную печь.

Через фурмы в нижней части подается раскаленный воздух, обогащенный кислородом и природный газ, который сгорает под воздействием высоких температур, образуя диоксид кислорода. Поднимаясь выше, газ соединяется с кислородом и с еще не сгоревшим углеродом, преобразуясь в угарный газ СО. Он вступает в реакцию с оксидами железа, «отбирая» у них кислород.

В результате образуется почти чистый металл. Расплавленная чугунная масса стекает в горн. Несгораемые остатки также стекают вниз.

Готовый чугун сливают через определенные промежутки времени в специальные ковши.

Пока в печи идет процесс плавки, отверстие, через которое выпускают чугун, забивают специальной пробкой из тугоплавкой массы. Чтобы выпустить металл, в пробке пробивают отверстие. По специальным каналам в полу цеха поток расплавленного металла течет «красным сливом».

Жидкий шлак также выпускают из печи по другому каналу.

С каждой плавки берется проба. Металл заливают в специальную форму и делают анализ. Все процессы автоматизированы. За ними следят операторы.

А простому обывателю домна представляется гигантской пробиркой, в которой происходит «таинство» превращения железной руды в чугун.

Чугун серый

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. По виду металлической основы различают серые чугуны перлитные, перлитно-ферритные и ферритные.

Таблица 1. Чугуны серые литейные, их основные свойства и применение

Марка	σв МПа	НВ	Свойства и применение
Сч10	275	139-274	Малоответственные отливки с толщиной стенок до 15 мм (корпуса, крышки, кожухи и др.), детали, для которых прочностная характеристика не является обязательной,- опоки, арматуру, рамки, сковороды, декоративные детали, массивные строительные колонны, фундаментные плиты
СЧ15	314	160-224	Малоответственные отливки с толщиной стенок 10 — 30 мм (трубы, корпуса клапанов, вентили при давлении — до 20 МПа и др. ), корпусные малонагруженные детали, подмоторные плиты, рычаги, шкивы, маховики, емкости для масла и охлаждающей жидкости, корпуса фильтров, фланцы, крышки, звездочки цепных передач
СЧ18	354	167-224	Ответственные отливки с толщиной стенок 10 — 20 мм (шкивы, зубчатые колеса, станины, суппорты и др.)
СЧ20	397	167-236	Ответственные отливки с толщиной стенок до 30 мм (блоки цилиндров, поршни, тормозные барабаны, каретки и др.), для изготовления базовых корпусных деталей повышенной прочности и износостойкости, деталей, к которым предъявляются требования герметичности при давлении до 8 МПа (80 кгс/см2), корпусов, коробок передач, шпиндельных бабок, балансиров, планшайб, гильз, кареток, цилиндров, насосов, золотников, арматуры, компрессоров
СЧ25	450	176-245	Ответственные отливки с толщиной стенок до 40 мм (кокильные формы, поршневые кольца и др.), для изготовления базовых корпусных деталей повышенной прочности и износостойкости, деталей, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности
СЧ3О	490	177-250	Ответственные отливки с толщиной стенок до 60 мм (поршни, гильзы дизелей, рамы, штампы и др. ), для изготовления кронштейнов, салазок столов и суппортов, деталей с поверхностной закалкой, цилиндров, корпусов насосов, дизелей и двигателей внутреннего сгорания, поршневых колец, коленчатых и распределительных валов
СЧ35 СЧ45	540	193-264	Ответственные высоконагруженные отливки с толщиной стенок до 100 мм (малые коленчатые валы, детали паровых двигателей и др.) деталей, для изготовления к которым предъявляются требования герметичности при давлении свыше 8 МПа

Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нарушает целостность металлической основы. Располагаясь между зернами металлической основы, графит ослабляет связь между ними. Поэтому серый чугун плохо сопротивляется растяжению и имеет очень низкую пластичность и вязкость. Чем крупнее и прямолинейнее графитовые включения, тем хуже механические свойства чугуна. Твердость серого чугуна, а также его сопротивление сжатию близки к показателям стали, имеющей такую же структуру, как у металлической основы чугуна.

Графит оказывает и некоторое положительное влияние на свойства чугуна, в частности, он повышает его износостойкость, действуя аналогично смазке, повышает обрабатываемость резанием, так как делает стружку ломкой, способствует гашению вибраций изделий, уменьшает усадку при изготовлении отливок.

Механические свойства серого чугуна могут быть улучшены равномерным распределением мелкопластинчатого графита в отливке. Это достигается путем специальной обработки — модифицирования, когда в жидкий чугун перед его разливкой вводят добавки, которые образуют дополнительные центры графитизации, в результате чего получается мелкопластинчатый графит. Чугун с таким графитом называют модифицированным. От обычного серого чугуна он отличается более высоким сопротивлением разрыву, однако пластичность и вязкость его при модифицировании не улучшаются.

По ГОСТ 1412-85 буквы СЧ в обозначении марки чугуна означают — серый чугун. Двузначная цифра соответствует пределу прочности при растяжении σ_в МПа. Стандарт нормирует предел прочности серых чугунов σ_в = 274÷637 МПа, твердость — 143÷637 НВ и химический состав.

Основные свойства серого чугуна и его применение приведены в таблице 1.

Свойства, маркировка и применение ферритного ковкого чугуна

Длительное «томление» металла в печи имеет следствием полный распад цементита и ледебурита на феррит. Благодаря технологическим хитростям, получают сплав с высоким содержанием углерода – ферритная структура, характерная для низкоуглеродистой стали. Однако карбон сам по себе никуда не девается – он переходит из связанного с железом состояния в свободное. Температурное воздействие меняет форму графитовых включений до хлопьеобразной.

Ферритная структура обуславливает понижение твердости, увеличение значений прочности, наличие таких характеристик, как ударная вязкость и пластичность.

Маркировка чугунов ковких ферритного класса: КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, где:

КЧ – обозначение разновидности – ковкий;

30, 33, 35, 37: σв, 300, 330, 350, 370 Н/мм2 – максимальная нагрузка, которую он может выдержать, не разрушаясь;

6, 8, 10, 12 – относительное удлинение, δ, % – показатель пластичности (чем выше значение, тем больше металл поддается обработке давлением).

Твердость – около 100-160 НВ.

Этот материал по своим показателям занимает среднее положение между такими, как сталь и железоуглеродистый сплав серый. Ковкий чугун с ферритной основой уступает перлитному по показателям износостойкости, коррозионной и усталостной прочности, однако выше по механической выдержке, пластичности, литейным характеристикам. Благодаря невысокой цене широко используется в промышленности для изготовления деталей, работающих при малых и средних нагрузках: зубчатые колеса, картеры, задние мосты, сантехника.

Разновидности чугунов

Сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % С, называются чугунами. В отличие от стали чугуны имеют более высокое содержание углерода, заканчивают кристаллизацию образованием эвтектики, обладают низкой способностью к пластической деформации и высокими литейными свойствами. Их технологические свойства обусловлены наличием эвтектики в структуре. Стоимость чугунов ниже стоимости стали.

Чугуны выплавляют в доменных печах, вагранках и электропечах.

Выплавляемые в доменных печах чугуны бывают передельными, специальными (ферросплавы) и литейными. Передельные и специальные чугуны используют для последующей выплавкистали и чугуна. В вагранках и электропечах переплавляют литейные чугуны. Около 20 % всего выплавляемого чугуна используют для изготовления литья. В литейном чугуне обычно содержится не более 4,0 % С. Кроме углерода обязательно присутствуют при­меси S, P, Mn, Si причем в значительно большем количестве, чем в углеродистой стали.

В зависимости от формы выделения углерода различают сле­дующие виды чугунов.

1. Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe₃С. Чугун в изломе имеет белый цвет и характерный блеск.
2. Половинчатый чугун, в котором основное количество угле­рода (более 0,8%) находится в виде цементита. Чугун имеет структуру перлита, ледебурита и пластинчатого графита.
3. Серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в связанном состоянии в виде цементита со­ставляет не более 0,8 %.
4. Чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого чугуна. Отбеленный слой получают в толстостенных мас­сивных деталях при литье их в металлические формы. По мере удаления от поверхности вследствие уменьшения скорости охла­ждения структура белом чугуна постепенно переходит в структу­ру серого. Чугун поверхностного слоя в микроструктуре содержит много твердого и хрупкого цементита, который хорошо сопротив­ляется износу. Поэтому чугуны с отбеленной поверхностью ис­пользуют для деталей с высокой износостойкостью, для валков прокатных станов, мукомольных валов, вагонных колес с отбе­ленным ободом, лемехов плугов с отбеленным носком и лезвием. Отбел может достигаться путем местного увеличения скорости охлаждения за счет установки в литейную форму холодильников в виде металлических вставок.
5. Высокопрочные чугуны, в которых графит имеет шаровид­ную форму.
6. Ковкие чугуны, в которых углерод находится в виде хлопь­евидного графита, получаются из белых чугунов путем отжига.

Свойства и характеристики

Чугун обладает следующими свойствами:

1. Физическими. К этим характеристикам относятся: удельный вес, коэффициент линейного расширения, действительная усадка. Удельный вес меняется в зависимости от содержания в материале углерода.
2. Тепловыми. Теплопроводность материала принята рассчитывать по правилу смещения. Для твердого чугуна объемная теплоемкость равна 1 кал/см3*оС. Если чугун жидкий, то она равна примерно 1,5 кал/см3*оС.
3. Механическими. Эти свойства зависят от самой основы, а так же от размеров и формы графита. Самым прочным считается серый чугун с перлитной основой, а самым пластичным — с ферритной основой. Максимальное снижение прочности наблюдается при форме графита «пластинка», а минимальное – при форме «шар».
4. Гидродинамическими. Вязкость в чугуне меняется в зависимости от наличия марганца и серы. Так же она резко возрастает когда температура чугуна переходит точку начала затвердевания.
5. Технологическими. Чугун обладает отличными литейными свойствами, стойкости к износу и вибрации.
6. Химическими. По электродному потенциалу (по мере убывания) структурные составляющие чугуна располагаются в следующем виде: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

Отличия чугуна от стали по химическому составу и свойствам

На свойства чугуна влияют специальные примеси.

• Так добавление серы позволяет существенно уменьшить жидкотекучесть и снизить тугоплавкость.
• Добавление фосфора одновременно дает возможность создать изделие сложной формы, но не дает ему повышенной прочности.
• Примесь в виде кремния делает температуру плавления не такой высокой и значительно улучшает свойства литья. Различное процентное содержания кремния позволяет создать разный чугун: от чисто-белого до ферритного.
• Марганец ухудшает литейные и технологические свойства, но повышает прочность и твердость.

Помимо названных примесей в состав чугуна могут входить и другие компоненты. Тогда такие материалы будут называться легированными. Наиболее часто в чугун примешивают титан, хром, алюминий, никель и медь.

Далее вы узнаете, какие элементы входят в хим.состав чугуна.

О том, как сварить чугун электросваркой, расскажет видеоролик ниже:

Эксплуатационные характеристики серого чугуна

Одним из важнейших его качеств является износостойкость, которая выражается скоростью потери металла и измеряется в весовых и линейных единицах.

Износостойкость

В свою очередь, износ бывает абразивный (возникающий при сухом трении) и эрозионно-кавитационный (возникающий при трении со смазкой).

В случае серого чугуна износостойкость поставлена в зависимость от таких его показателей, как структура и твердость. Высокой износостойкостью характеризуются те виды, в которых размеры графитовых включений минимальны. В то же самое время феррит в структуре серого чугуна демонстрирует свои полезные свойства лишь при невысоких скоростях и небольшом давлении (при трении качения и постоянном вращении в одну сторону). Как показывает практика, при трении скольжения и разностороннем вращении преимущества остаются за перлитной структурой серого чугуна.

Также износостойкость зависит и от твердости (с ростом этого показателя износостойкость повышается). Детали, подвергающиеся постоянному ударно-абразивному износу, должны обладать высокой твердостью. С этой целью и применяется легирование серого чугуна.

Герметичность

Данный показатель выражается скоростью утечки, снижением давления и изменениями пограничных параметров, появлением течи. Детали из чугуна, работающие в условиях давления газов или жидкостей, должны обладать высокой герметичностью: трубопроводы, арматура, элементы тормозных пневматических систем, гидроприводная аппаратура, резервуары, отливки компрессоров и насосов.

Снижению герметичности способствует наличие в структуре серого чугуна раковин и микропор

Особенно важно избежать в отливке т. н

транзитной микропористости, т. е. сообщающихся друг с другом пор.

Белый и серый чугун

Серый и белый чугуны резко различаются но свойствам. Белые чугуны очень твердые и хрупкие, плохо обрабатываются режущим инструментом, идут на переплавку в сталь и называются передельными чугунами. Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна.

Серые чугуны – это литейный чугун. Серый чугун поступает в производство в виде отливок. Серый чугун является дешевым конструкционным материалом. Он обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает способностью рассеивать колебания при вибрационных и переменных нагрузках. Свойство гасить вибрации называют демпфирующей способностью. Демпфирующая способность чугуна в 2-4 раза выше, чем стали. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили применение чугуна для изготовления станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей и др. В соответствии с ГОСТ 1412-80 выпускают следующие марки серых чугунов (в скобках указаны числовые значения твердости НВ): СЧ 10 (143-229), СЧ 15 (163-229), СЧ 20 (170-241), СЧ 25 (180—250), СЧ 30 (181-255), СЧ 35 (197-269), СЧ 40 (207-285), СЧ 45 (229-289).

Серый чугун получают при добавлении в расплавленный металл веществ, способствующих распаду цементита и выделению углерода в виде графита. Для серого чугуна графитизатором является кремний. При введении в сплав кремния около 5% цементит серого чугуна практически полностью распадается и образуется структура из пластичной ферритной основы и включений графита. С уменьшением содержания кремния цементит, входящий в состав перлита, частично распадается и образуется ферритно-перлитная структура с включениями графита. При дальнейшем уменьшении содержания кремния формируется структура серого чугуна на перлитной основе с включениями графита.

Механические свойства серых чугунов зависят от металлической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными – серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую прочность и не имеет связи с (.металлической основой чугуна, полости, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, надрезы или трещины в металлической основе чугуна, которые значительно снижают его прочность и пластичность. Наибольшее снижение прочностных свойств вызывают включения графита (рис. 25, а) в виде пластинок, наименьшее – включения точечной или шарообразной формы.

Рис. 25. Микроструктура чугуна с различной формой графита: а – пластинчатый графит в сером чугуне, б – шаровидный графит в высокопрочном чугуне, в – хлопьевидный графит в ковком чугуне

По физико-механическим характеристикам серые чугуны условно можно разделить па четыре группы: малой прочности, повышенной прочности, высокой прочности и со специальными свойствами. Серый чугун малой прочности имеет в основе микроструктуру феррита или феррита и перлита с пластинчатым графитом (рис. 25, а). Такой чугун обладает прочностью на растяжение 300 МПа и соответствует маркам до СЧ 30. В марке буквы сокращенно обозначают наименование чугуна, а следующая за ними двухзначная цифра – предел прочности на растяжение.

Серый чугун повышенной прочности имеет перлитную основу и более мелкое, завихренное строение графита. Он соответствует маркам от СЧ 35 до СЧ 40. Прочность этих чугунов обеспечивается легированием и модифицированием чугуна.

Легированный серый чугун имеет мелкозернистую структуру и лучшее строение графита за счет присадки небольших количеств никеля и хрома, молибдена, а иногда титана или меди.

Модифицированный серый чугун имеет однородное строение по сечению отливки и более мелкую завихренную форму графита. Химический состав шихты для изготовления модифицированного чугуна подбирают таким, чтобы обычный немодифицированный чугун затвердевал бы в отливке с отбелом (т. е. белым или половинчатым). Модификаторы – ферросилиций, силикоалюминий, силикокальций и др. – добавляют в количестве 0,1-0,3% от массы чугуна непосредственно в ковш во время его заполнения. В структуре отливок из модифицированного серого чугуна не содержится ледебуритного цементита. Вследствие малого количества вводимого в чугун модификатора его химический состав практически остается неизменным. Жидкий модифицированный чугун необходимо немедленно разливать в литейные формы, так как эффект модифицирования исчезает через 10-15 мин.

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.

Влияние добавок на свойства

Кроме железоуглеродистой основы и графита они имеют в своем составе и другие составляющие, которые также обуславливают свойства чугуна: марганец, силиций, фосфор, серу, некоторые легирующие элементы.

Манган повышает текучесть жидкого металла, коррозионную стойкость и износостойкость. Он способствует повышению твердости и прочности, связыванию карбона с железом в химическую формулу Fe3C, образованию зернистого перлита.

Силиций также положительно влияет на текучесть жидкого сплава, способствует распаду цементита и выделению графитовых включений.

Сера – негативная, но неизбежная составляющая. Она снижает механические и химические свойства, стимулирует образование трещин. Однако рациональное соотношение ее содержания с другими элементами (например, с марганцем) позволяет корректировать микроструктурные процессы. Так, при соотношении Mn-S 0,8-1,2 сохраняется перлит при любых сроках температурных влияний. При повышении соотношения до 3 появляется возможность получить любую необходимую структуру в зависимости от заданных параметров.

Фосфор меняет жидкотекучесть в лучшую сторону, влияет на прочность, снижает ударную вязкость и пластичность, влияет на длительность графитизации.

Хром и молибден затрудняют образования графитовых хлопьев, в некоторых содержаниях способствуют образованию зернистого перлита.

Вольфрам повышает износостойкость при работе в зонах высоких температур.

Алюминий, никель, медь способствуют графитизации.

Корректируя количество химических элементов, входящих в состав железоуглеродистого сплава, а также их соотношения, можно влиять на итоговые свойства чугуна.

Классификация чугунов

Металлургическая промышленность выпускает разные виды чугуна. Сорт зависит от участвующих в сплаве форм графита или цементита и остальных компонентов.

Серый чугун (СЧ)

Обозначают буквами СЧ. На разрезе – серовато-черный, что обусловлено присутствием графита, этого природного цвета. В составе также присутствуют различные примеси, в том числе и кремний. Этот вид чугуна, свободно поддающийся резке и часто употребляющийся в машиностроительной отрасли для «неосновных» деталей, при добавлении фосфора становится жидкотекучим. Применим для всех видов литья, в том числе художественного.

Белый чугун

На разрезе светлый, благодаря присутствию карбида железа. Подвергается дальнейшей переработке на ковкий чугун и сталь. Поэтому сорт называют передельным. Свойства – хрупкость и твердость, слабо обрабатываемый, не годится для самостоятельного использования. Твердый, слабо подвержен обработке, хрупкий – такие свойства делают его непригодным для самостоятельного использования.

Ковкий чугун

Обозначение – КЧ. При длительном отжиге белый чугун преобразуется в ковкий.

Свойства – не поддаётся обработке давлением, но при этом обладает повышенной сопротивляемостью ударам и прочностью при растяжении. Ковкий чугун подходит для изготовления деталей усложненной конфигурации.

Высокопрочный 

Маркируют буквами ВЧ. Получают при введении в серый жидкий чугун спецдобавок, для придания графиту сфероидальной формы. Высокопрочный вид чугуна применяют для изготовления ответственных деталей – шестерён, коленвалов, поршней, которые должны иметь высокую износоустойчивость.

Форма выпуска передельного и литейного видов – специальные формы – чушки. Современные технологии позволяют получить полуфабрикаты, квадратные, листовые, пластинчатые, брусковые заготовки разновидностей чугуна.

В зависимости от назначения и химсостава выделяют следующие разновидности чугуна:

1. ферросплавы 
2. легированные.

Они имеют названия, соответствующие металлам-добавкам:

• циркониевые;
• хромистые;
• ванадиевые; 
• медные;
• титановые.

Легированные виды более всего востребованы в производстве агрегатов, механизмов, узлов и деталей, работающих в особо неблагоприятных средах и условиях.

Чугун, отличающийся увеличенным процентным включением ферромарганца или ферросилиция, относят к специальным – ферросплавам. Добавляются в сталеплавильном производстве для выделения кислорода – раскисления.

К легированным чугунам относят:

1. Антифрикционные;
2. Жаростойкие;
3. Жаропрочные;
4. Коррозионностойкие.

Антифрикционные виды маркируются первыми буквами АЧ. Например, АЧС – это антифрикционный серый чугун. Ещё можно увидеть маркировку АЧВ – антифрикционный высокопрочный чугун и АЧК – антифрикционный ковкий.

Жаростойкий вид маркируют буквами ЖЧ. Далее указывается буква обозначающая легирующий элемент. Например, ЖЧХ-2,5. Это жаростойкий чугун с добавлением хрома 2,5%.

К жаростойким относят марки: ЧН19ХЗШ.

К коррозионностойким: маркировка ЧНХТ, ЧН1МХД

Еще их называют специальными чугунами.

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.

Чем чугун отличается от стали: характеристики, свойства

Содержание

• Характеристики стали
• Характеристики чугуна
• Производство чугуна и стали
• Как отличить чугун от стали
• Итоги кратко

---

Оба материала относятся к группе черных металлов. Внешне их сложно различить, а некоторые свойства перекликаются между собой. Это объясняется тем, что и сталь, и чугун представляют собой углеродистые сплавы железа. Именно содержание Fe и C определяет их главное различие.

Характеристики стали

Сталь ‒ это сплав железа и углерода, соотношение которых составляет от 45% и до 2% соответственно. В зависимости от марки в состав могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки. Вариативность легирующих компонентов обеспечивает материалу обилие свойств.

Углерод отвечает за твердость и прочностные характеристики сплава. Благодаря ему металл обладает высокой прочностью, пластичностью, легко поддается обработке.

Сталь различают:

• по наличию легирующих компонентов:

• низколегированную;
• среднелегированную;
• высоколегированную;

• по содержанию углерода:

• низкоуглеродистую;
• среднеуглеродистую;
• высокоуглеродистую.

Температура плавления всех марок находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С. Плотность составляет 7700-7900 кг/м3.

Применяют сталь повсеместно: в промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий, в быту мы пользуемся стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.

Характеристики чугуна

Железо и углерод также являются основой чугуна. Количество последнего составляет от 2%. Сырье также легируют различными добавками: фосфором, марганцем, кремнием и другими.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки (цементит / графит) выделяют следующие типы чугуна:

• белый ‒ наличие цементита определяет цвет излома, благодаря которому материал получил название «белый», одновременно с твердостью обладает хрупкостью, путем отжига из него изготавливают ковкие чугуны;
• серый ‒ содержание графита в большом количестве определяет цвет сырья и его пластичность, легок в обработке, в состав входят кремний, магний, фосфор, сера;
• ковкий ‒ длительный отжиг белого чугуна образует графит, который придает металлу высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость;
• высокопрочный ‒ образование шаровидного графита в процессе кристаллизации обеспечивает материалу повышенную прочность;
• предельный ‒ подвергается дальнейшей обработке, не применяется, как самостоятельная единица.

Температура плавления чугуна составляет от 1160 до 1250 °С, зависит от содержания в нем углерода. Чем больше элемента в составе, тем меньше его температура и выше текучесть при нагревании. Такая зависимость определяет хрупкость материала.

Производство чугуна и стали

Чугун изготавливают в доменных печах из железной руды (агломерата), кокса, известняка и горячего воздуха. Сначала закладывают кокс, а затем послойно агломерат и кокс. В нижнюю часть печи через специальные отверстия подается горячий воздух, обогащенный кислородом.

Кокс, сгорая в домне, образует углекислый газ, который проходя через слои сырья, высвобождает оксид углерода. Таким образом руда постепенно претерпевает превращения. К ней добавляют известняк. Появляется силикат кальция, который отделяется в виде шлака. Окись углерода является главным восстановителем железа. Образование чугуна происходит за счет опускания Fe в более горячую часть домны и растворения в нем C.

Сталь производят из чугуна путем снижения количества углерода, серы, фосфора, марганца. Сплав получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.

Как отличить чугун от стали

Определить, какое изделие перед вами находится, стальное или чугунное, можно тремя способами:

1. По излому (визуально) ‒ этот метод применим для деталей, которые идут в лом или в качестве заготовок. На чугунном сломе виден матовый темно-серый оттенок, образовавшиеся трещины имеют выраженную структуру. Стальное изделие ‒ более светлое, поверхность глянцевая.
2. Сверлением ‒ стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла, хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.
3. Шлифовкой ‒ при прохождении шлифовальной машиной стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугуна искр меньше, они короче, красноватого оттенка.

Итоги кратко

• Сталь обладает большей прочностью за счет более низкого содержания углерода.
• Чугунные металлоизделия более хрупкие.
• Стальные изделия используют повсеместно: и в быту, и в производстве.
• Чугун является основой для производства стали.

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ

В зависимости от того, в какой форме содержится углерод в чугунах, различают следующие их виды. В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Структура белого чугуна соответствует диаграмме Fe-Fe3C. В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита, включения которого имеют пластинчатую форму. В высокопрочном чугуне графитные включения имеют шаровидную форму, а в ковком — хлопьевидную. Содержание углерода в виде цементита в сером, высокопрочном и ковком чугунах может составлять не более 0,8%.

Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и очень плохо

обрабатывается. Поэтому для изготовления изделий он не используется и

применяется как предельный чугун, т.е. идет на производство стали. Для деталей с высокой износостойкостью используется чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого чугуна. Машиностроительными чугунами, идущими на изготовление деталей, являются серый, высокопрочный и ковкий чугуны. Детали из них изготовляются литьем, так как чугуны имеют очень хорошие литейные свойства. Благодаря графитным включениям эти чугуны хорошо обрабатываются, имеют высокую износостойкость, гасят колебания и вибрации. Но графитные включения уменьшают прочность.

Серый чугун имеет пластинчатые графитные включения. Структура серого чугуна схематически изображена на рис. 21.1,а. Получают серый чугун путем первичной кристаллизации из жидкого сплава.

На графитизацию (процесс выделения графита) влияют скорость охлаждения

и химический состав чугуна. При быстром охлаждении графитизации не

происходит и получается белый чугун. По мере уменьшения скорости охлаждения получаются, соответственно, перлитный, феррито-перлитный и ферритный серые чугуны. Способствуют графитизации углерод и кремний. Кремния содержится в чугуне от 0,5 до 5%. Иногда его вводят специально. Марганец и сера препятствуют графитизации. Кроме того, сера ухудшает механические и литейные свойства.

Фосфор не влияет на графитизацию, но улучшает литейные свойства.

Механические свойства серого чугуна зависят от количества и размера

графитных включений. По сравнению с металлической основой графит имеет

низкую прочность. Поэтому фафитные включения можно считать нарушениями сплошности, ослабляющими металлическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно ослабляют металлическую основу, серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как прочности, так и пластичности среди всех машиностроительных чугунов. Уменьшение размера графитных включений улучшает механические свойства. Измельчению графитных включений способствует кремний.

Маркируется серый чугун буквами СЧ и числом, показывающем предел прочности в десятых долях мегапаскаля. Имеются следующие марки серых чугунов: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, СЧ 45.

Рис. 21.1 — Схематическое изображение структур чугунов: а — серого, б -высокопрочного, в — ковкого

Высокопрочный чугун имеет шаровидные графитные включения. Структура высокопрочного чугуна изображена на рис. 21.1,б. Получают высокопрочный чугун добавкой в жидкий чугун небольшого количества щелочных или щелочноземельных металлов, которые округляют графитные включения в чугуне, что объясняется увеличением поверхностного натяжения графита. Чаще всего для этой цели применяют магний в количестве 0,03-0,07%. По содержанию других элементов высокопрочный чугун не отличается

от серого. Шаровидные графитные включения в наименьшей степени ослабляют металлическую основу. Именно поэтому высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства, чем серый. При этом он сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации и т.д.

Маркируется высокопрочный чугун буквами. ВЧ и цифрами, показывающими предел прочности в десятых долях мегапаскаля. Например, чугун ВЧ 60 имеет а = 600 МПа.

Существуют следующие марки высокопрочных чугунов: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ-50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ S0, ВЧ 100.

Применяются высокопрочные чугуны для изготовления ответственных деталей — зубчатых колес, валов и др.

Ковкий чугун имеет хлопьевидные графитные включения Его получают из белою чугуна путем графитизирующего отжига, который заключается в длительной (до 2 суток) выдержке при температуре 950-970°С. Если после этого чугун охладить, то получается ковкий перлитный чугун, металлическая основа которого состоит- из перлита и небольшого количества (до 20%) феррита. Такой чугун называют также светлосердечным. Если в области эвтектоидного превращения (72()-760°С) проводить очень медленное охлаждение или даже дать выдержку, то получится ковкий ферритный чугун, металлическая основа которого состоит из феррита и очень небольшого количества перлита (до 10%). Этот чугун называют черносердечным, так как он содержит сравнительно много графита.

Маркируется ковкий чугун буквами КЧ и двумя числами,показывающими предел прочности в десятых долях мегапаскаля и относительное удлинение в %.

Так, чугун КЧ 45-7 имеет σв= 450 МПа и δ = 7%. Ферритные ковкие чугуны (КЧ 33- 8, КЧ 37″-12) имеют более высокую пластичность, а перлитные (КЧ 50-4, КЧ 60-3) более высокую прочность. Применяют ковкий чугун для деталей небольшого сечения, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

 

 

---

Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 2685; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

---

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

• Чугун: краткая справка
• Виды чугунов и их применение
  • Передельный чугун
  • Белый чугун
  • Серый чугун
  • Высокопрочный (модифицированный) чугун
  • Ковкий чугун и его маркировка
  • Специальные чугуны
  • Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

• Достоинства и недостатки
• Пригодность чугунов к сварочным работам
• Объемы производства чугуна
• Что получают из чугуна и где он используется?

Чугун – это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода составляет более 2,14%. В нем также могут присутствовать постоянные примеси, а иногда и легирующие компоненты. Его механические свойства зависят от структуры и главным образом от формы, в которой находится углерод, а основными структурными составляющими являются цементит или графит и продукты распада аустенита, которые в зависимости от скорости охлаждения могут быть мартенситом, трооститом, сорбитом, перлитом и ферритом. Введение различных легирующих элементов позволяет управлять процессом графитизации и по-разному корректировать свойства чугуна.

Чугун: краткая справка

Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe₃C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси — кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.

Особенности и классификация чугунов

Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.

Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:

• сера – 0,02-0,2%;
• кремний – 0,5-3,6%;
• марганец – 0,2-1,5%;
• фосфор – 0,04-1,5%.

В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.

Основные различия между сталью и чугуном

Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.

По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.

 

Производство чугунных отливок

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:

• передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;
• передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;
• передельный фосфористый чугун ПФ1, ПФ2, ПФ3;
• передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белый чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.

Серый чугун

В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.

Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.

Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.

• Буквы СЧ – серый чугун;
• цифры – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.

Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» — обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.

В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм² (или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.

Специальные чугуны

Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:

• жаростойкие;
• коррозионностойкие;
• художественные;
• антифрикционные и износостойкие;
• чугуны с особыми электромагнитными свойствами;
• ферросплавы и другие.

Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.

• Кремний является самым важным легирующим элементом в чугуне, который вместе с углеродом влияет на структуру и свойства. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные характеристики сплава.
• Сера уменьшает способность жидкого чугуна заполнять литейные формы, снижает его механические свойства и придает красноломкость.
• Марганец негативно сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но увеличивает твердость и прочность.
• Фосфор необходим при изготовлении чугунных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, поскольку способствует повышению жидкотекучести сплава. Но при этом теряется прочность, возрастает хрупкость.

Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.

Достоинства и недостатки

Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.

Бесспорные преимущества

В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.

Недостатки чугуна, как материала

Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Чугун 

Как делают чугун?

Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.

В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.

Объемы производства чугуна

Первое место в мире по производству чугуна вот уже несколько лет подряд прочно удерживает Китайская Народная Республика. За первые два месяца 2019 году китайские компании увеличили объемы его выплавки до 126, 59 млн. тонн. Таким образом, более половины мировых объемов чугуна сегодня выплавляется в Поднебесной.

Объемы мирового производства чугуна, тыс. тонн

Кроме Китая, в рейтинг ведущих производителей чугуна входят Индия, Япония, РФ, Южная Корея, Иран, Бразилия, Германия и США. А замыкает ТОП-10 Украина, что стало возможным благодаря стабильной деятельности предприятий Группы Метинвест.

Производство чугуна в мире с 2010 по 2019 год

Регион	Годы
	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019
Евросоюз	94054	93 855	90 493	92 328	95 176	93 596	91 312	93 235	90 787	85 691
Другие страны Европы	9 643	10 184	9 774	10 411	10 876	11 992	12 280	12 741	12 873	12 265
СНГ	77 923	80 174	81 860	81 962	79 452	77 585	82 396	75 952	75 396	73 938
Северная Америка	39 216	42 159	44 328	41 319	41 218	35 859	33 008	32 946	34 886	32 567
Южная Америка	34 531	37 535	30 454	29 992	30 671	31 627	29 439	31 654	31 744	29 087
Африка	6 725	5 564	5 499	5 778	5 252	5 264	5 111	5 152	5 411	4 266
Азия	763 032	826 220	854 111	902 136	917 651	897 875	913 410	927 722	994 748	1 037 317
Средний Восток	2 540	2 242	2 143	2 007	2 782	2 459	2 251	2 293	2 362	2 530
Океания	6 672	5 925	4 381	4 160	3 962	4 272	4 313	4 441	4 561	4 336

Что получают из чугуна и где он используется?

Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.

Сплавы	Сферы применения
Серые	Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.
Ковкие	Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов.
Легированные белые	Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.
Антифрикционные	Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей.
Высокопрочные	Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.

 

Руководство для начинающих по идентификации чугуна

Из-за темпераментной природы всех типов чугуна существует распространенное — и досадное — заблуждение, что практически невозможно создать качественный сварной шов с использованием чугуна. Несколько сварщиков были дезинформированы о возможностях, открывающихся в чугуне при правильном обращении с ним. Профессионалы компании Muggy Weld нередко получают положительные отзывы от клиентов, которые, наконец, обнаруживают, что то, что они раньше считали невыполнимым проектом, на самом деле стало управляемым.

Что такое чугун?

 

— это сплав, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также небольшое количество кремния и марганца. Вы также часто найдете другие примеси в чугуне; есть конгломерат элементов, которые могут затруднить работу с металлом. Чугун также содержит частицы углерода, которые делают его склонным к растрескиванию или разрушению. Кованое железо, в отличие от чугуна, представляет собой металл, который вы просто нагреваете, а не плавите, и в результате вы можете легко придать ему форму. Поскольку он податлив, для сварки часто используется кованое железо. К сожалению, с чугуном это часто не так.

Мы часто ассоциируем чугун с посудой, бытовой утварью и некоторыми зданиями. Существуют разные типы чугуна, и слесарям полезно знать, с какой вариацией 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 рабочий по металлу может захотеть ознакомиться с этим типом, прежде чем использовать другие варианты. Серый чугун характеризуется чешуйчатым внешним видом и серым цветом, создаваемым графитом внутри его состава. Свойства серого чугуна будут меняться в зависимости от того, какие материалы соединяются при их совместном плавлении.

Вопреки распространенному мнению, некоторые виды чугуна действительно можно успешно сваривать. Благодаря своей низкой цене серый чугун является привлекательным вариантом для любых проектов, где он применим. Он чрезвычайно устойчив к нагреву, а также является одним из немногих металлов, которые хорошо противостоят термоциклированию (серии быстрых переключений между теплом и холодом). Некоторые металлы начинают трескаться, если они быстро переключаются между резкими перепадами температур. Серый чугун — один из самых устойчивых металлов к частым перепадам температуры, поэтому многие используют его для этой цели.

Белый

По сравнению с другими типами чугуна белый чугун является единственным типом, в котором углерод представлен только в виде карбида. Белый чугун получил свое название и внешний вид из-за соединений, известных как цементит и перлит в его структуре. Как и его серый аналог, белый чугун имеет множество мелких чешуек 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 комбинируют с серым, чтобы повысить его ударную вязкость. Хотя это и недорогой вариант, белое железо чрезвычайно хрупкое, что затрудняет его резку. Это происходит из-за быстрой скорости охлаждения.

Ковкий

При нагревании белого чугуна получается ковкий чугун. Когда первый нагревается до 920 градусов по Цельсию, ему дают невероятно медленно остыть. Это позволяет графиту медленно отделяться и формироваться в сфероидальные частицы. Это создает более гладкую поверхность, чем шелушащаяся поверхность белого железа.

Существует два типа ковкого чугуна; черное сердце и белое сердце. Уайт-сердце нагревают в окисленной атмосфере, чтобы удалить углерод с поверхности. Процесс охлаждения белого сердца занимает несколько дней, и в результате получается очень устойчивый к растрескиванию продукт.

Серый чугун получают путем отжига в нейтральной атмосфере. Затем он выдерживается при высокой температуре до четырех дней и, подобно белому сердцу, создает поверхность без чешуек.

Как следует из названия, этот тип чугуна является наиболее ковким из своих аналогов. Вы можете легко работать и манипулировать им, придавая ему различные формы, что делает его идеальным для создания уникальных изделий.

Ковкий

Свойства магния в сплаве ковкого чугуна придают графиту сфероидальную форму, в отличие от чешуйчатых форм белого и серого чугуна. Ковкий чугун устойчив к износу и повреждениям, сохраняющимся при сильном ударе. Отсутствие чешуек делает ковкий чугун более устойчивым к повреждениям, чем белый или серый чугун. Ситуации, которые могут привести к разрушению белого и серого чугуна, вместо этого позволят изгибаться ковкому чугуну. Хотя с ковким чугуном может быть сложнее работать, чем с другими вариантами, его слава заключается в его долговечности.

Как можно использовать чугун при сварке?

Как мы уже говорили выше, чугун не так уж невозможно сварить, как многие думают. Многие отвергают предметы, содержащие чугун, как не подлежащие ремонту. Мы в Muggy Weld стремимся донести до сварщиков тот факт, что они могут сэкономить деньги, научившись работать с чугуном. Задача просто требует навыка оценки металла, с которым вы работаете, и методов, которые помогут вам достичь нужных результатов.
Мы изучили несколько различных типов чугуна, и от того, какой из них вы выберете, будет зависеть метод, который вы используете, и конечный результат. Ниже мы приводим несколько моментов, которые следует учитывать при попытке сварки чугуна:

• Очистить металл
• Предварительный нагрев металла до температуры 260-650 градусов Цельсия, но не выше 780 градусов
• Убедитесь, что вы работаете низко и медленно при работе с металлом

Подходящие продукты

В конечном счете, методы, которые вы используете для сварки любого металла, идут рука об руку с тем, что вы используете для его сварки. Muggy Weld стремится предоставить решение для всех, кто ранее не верил, что оно доступно. Мы предлагаем высококачественную сварочную продукцию, от обожженных чугунных электродов до серебряного припоя. У нас также есть подборка видеороликов, демонстрирующих, как выполнять сложный ремонт. Чтобы узнать больше о продуктах, которые мы предлагаем, не стесняйтесь обращаться к Muggy Weld сегодня.

Чугун: свойства, обработка и применение

Чугун представляет собой сплав железа, содержащий 2–4 мас. % углерода, 1–3 мас.% кремния и меньшее количество второстепенных элементов [1]. ]. Для сравнения, сталь имеет более низкое содержание углерода до 2 мас.% и более низкое содержание кремния.

Чугун можно дополнительно оптимизировать 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 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 существенных изменений в методах производства.

Другие его основные преимущества перед стальным литьем 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].

Типы 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 форме графита, а не карбида железа. Серый чугун обычно имеет состав от 2,5% до 4,0% углерода и от 1,0% до 3,0% кремния [1].

Применение серого чугуна

Серый чугун является наиболее распространенной формой чугуна. Он используется в приложениях, где его высокая жесткость, обрабатываемость, гашение вибрации, высокая теплоемкость и высокая теплопроводность имеют преимущество, например, блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, маховики, корпуса коробок передач, коллекторы, роторы дисковых тормозов и посуда.

Широко используемой классификацией серого чугуна является международный стандарт ASTM A48. В соответствии с этой системой серый чугун классифицируется в зависимости от его прочности на растяжение, например, серый чугун класса 20 имеет минимальную прочность на растяжение 20 000 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 от 1,8 до 3,6 вес. % углерода, от 0,5 до 1,9 вес. % кремния и от 1,0 до 2,0 вес. % марганца.

Белые чугуны очень износостойкие, но хрупкие. Они обладают высокой твердостью из-за своей микроструктуры, содержащей крупные частицы карбида железа, и плохо поддаются механической обработке.

Применение белого чугуна

Белый чугун используется в износостойких деталях, где его хрупкость не имеет большого значения, таких как гильзы, шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемники, экструзионные сопла, бетономешалки, трубопроводная арматура, фланцы, дробилки и рабочие колеса насосов.

Популярным сортом белого чугуна является белый чугун с высоким содержанием хрома, ASTM A532. Он содержит никель и хром для обеспечения хорошей износостойкости [4].

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают медленным отжигом белого чугуна. Это приводит к превращению углерода в виде карбида железа в белом чугуне в графит, а оставшаяся матрица состоит из феррита или перлита [1]. Графит присутствует в виде сферических или узловатых форм.

Ковкий чугун обладает хорошей ковкостью и пластичностью. Из-за более низкого содержания кремния по сравнению с другими чугунами он обладает хорошей вязкостью разрушения при низких температурах.

Применение ковкого чугуна

Благодаря хорошей прочности на растяжение и пластичности ковкий чугун используется для изготовления электрических фитингов и оборудования, ручных инструментов, фитингов для труб, шайб, скоб, сельскохозяйственного оборудования, оборудования для горнодобывающей промышленности и деталей машин.

Общепринятой классификацией ковкого чугуна является ASTM A47.

Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом, характеризуется наличием графита в форме сферических узелков, как и в ковком чугуне. В отличие от ковкого чугуна, ковкий чугун образуется не термической обработкой белого чугуна, а за счет определенного химического состава.

Чугун ковкий содержит 3,2 мас. % — 3,6 мас. % углерода, 2,2 мас. % — 2,8 мас. % кремния и 0,1 мас. % — 0,2 мас. % марганца, а также меньшие количества магния, фосфора, серы и медь. Присутствие марганца обуславливает сферическую форму графитовых включений [4].

Применение ковкого чугуна

Благодаря своей микроструктуре этот материал более пластичен, чем серый или белый чугун. По этой причине он используется в качестве трубы из ковкого чугуна для водопроводной и канализационной инфраструктуры. Он также может выдерживать термоциклирование и поэтому используется в автомобильных передачах и компонентах подвески, тормозах и клапанах, насосах и гидравлических деталях, а также в корпусах ветряных турбин.

Ковкий чугун обычно классифицируется как ASTM A536.

Производство и переработка 

Для производства чугуна железо должно быть извлечено из железной руды. Руда плавится в доменной печи, где она разделяется на чугун и шлак. Печь нагревается примерно до 1800 градусов по Цельсию в атмосфере кислорода, и образовавшийся шлак поднимается наверх и может быть удален.

Приведенный ниже расплавленный чугун содержит около 3–5 % масс. углерода. Затем его смешивают 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 отливается в различные формы.

[1] Р. Эллиотт, Технология чугуна. Баттервортс, 1988, с. 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, 28 июня 2016 г. [Онлайн]. [Доступ: 8 октября 2018 г.].

[4] С. К. Сарна, «Применение чугуна, чугунные отливки, сделанные в Китае», Reliance Foundry. [Онлайн]. [Доступ: 9 октября 2018 г.].

Чугуны

Чугуны

Чугуны обычно содержат 2-4 мас.% углерода с высокой концентрацией кремния и большей концентрацией примесей, чем стали. Углеродный эквивалент (CE) чугуна помогает различать серый чугун, который при охлаждении превращается в микроструктуру, содержащую графит, и белый чугун, в котором углерод присутствует в основном в виде цементита. Углеродный эквивалент определяется как:

Высокая скорость охлаждения и низкий углеродный эквивалент способствуют образованию белого чугуна, тогда как низкая скорость охлаждения или высокий углеродный эквивалент способствуют образованию серого чугуна.

При затвердевании основная часть углерода осаждается в виде графита или цементита. Когда затвердевание завершается, выделившаяся фаза внедряется в матрицу аустенита, которая имеет равновесную концентрацию углерода около 2 мас.%. При дальнейшем охлаждении концентрация углерода в аустените уменьшается по мере выделения из твердого раствора большего количества цементита или графита. В обычных чугунах аустенит затем распадается на перлит при эвтектоидной температуре. Однако в серых чугунах, если скорость охлаждения через эвтектоидную температуру достаточно мала, получается полностью ферритная матрица с отложением избыточного углерода на уже существующем графите.

Белые чугуны твердые и хрупкие; они не могут быть легко обработаны.

Фазовая диаграмма железо-углерод, показывающая эвтектические и эвтектоидные реакции. Воспроизведено с разрешения Джуда Риди из Технологического института Джорджии. Совместное студенческое отделение ASM/TMS.

Серые чугуны более мягкие, с микроструктурой графита в преобразованной аустенитной и цементитной матрице. Чешуйки графита, которые представляют собой розетки в трех измерениях, имеют низкую плотность и, следовательно, компенсируют усадку при замораживании, что дает хорошие отливки без пористости.

Чешуйки графита обладают хорошими демпфирующими характеристиками и хорошей обрабатываемостью (поскольку графит действует как стружколом и смазывает режущие инструменты. В условиях износа графит полезен, поскольку помогает удерживать смазку. Однако чешуйки графита также являются концентраторами напряжений, что приводит к плохой ударной вязкости, поэтому рекомендуемое приложенное растягивающее напряжение составляет лишь четверть фактического предела прочности при растяжении.

Известно, что сера в чугунах способствует образованию графитовых чешуек. Графит можно заставить осаждаться в сфероидальной форме путем удаления серы из расплава с использованием небольшого количества карбида кальция. Затем следует незначительное добавление магния или церия, что отравляет предпочтительные направления роста и, следовательно, приводит к изотропному росту, приводящему к сфероидам графита. Обработка кальцием необходима перед добавлением магния, так как последний также имеет сродство как к сере, так и к кислороду, тогда как его сфероидизирующая способность зависит от его присутствия в растворе в жидком железе. Магний часто добавляют в виде сплава с железом и кремнием (Fe-Si-Mg), а не в виде чистого магния.

Однако магний имеет тенденцию способствовать осаждению цементита, поэтому также добавляется кремний (в форме ферросилиция), чтобы обеспечить осаждение углерода в виде графита. Ферросилиций известен как модификатор .

Чугун с шаровидным графитом обладает превосходной ударной вязкостью и широко используется, например, в коленчатых валах.

Последним прорывом в производстве чугуна является то, что матрица чугуна с шаровидным графитом представляет собой не перлит, а бейнит. Это приводит к значительному повышению жесткости и прочности. Бейнит получают изотермическим превращением аустенита при температурах ниже той, при которой образуется перлит.

Вы можете нажать на изображения, чтобы увеличить их. Также можно загрузить изображения очень высокого разрешения (по 6 Мбайт каждое), а также кристаллические структуры феррита, цементита, графита и аустенита.

Серый чугун, Fe-3,2C-2,5Si мас.%, содержащий графитовые чешуйки в перлитной матрице. Пятнистые белые области представляют собой фосфидную эвтектику. Травка: Нитал 2%	Серый чугун, Fe-3,2C-2,5Si, % масс., содержащий чешуйки графита в перлитной матрице. Можно разглядеть пластинчатую структуру перлита, состоящую из чередующихся слоев цементита и феррита. Пятнистые белые области представляют собой фосфидную эвтектику. Травка: Нитал 2%

Химический состав чугуна аналогичен составу серого чугуна, но с содержанием магния 0,05 мас. %. Все образцы протравлены 2% ниталом.

Иллюстрация пластичности чугуна с шаровидным графитом. Фотография воспроизведена из Физическая металлургия технических материалов , Э. Р. Петти, с разрешения Института материалов.	Чугун с шаровидным графитом, Fe-3,2C-2,5Si-0,05Mg мас.%, содержащий графитовые узелки в перлитной матрице. Один из узелков окружен ферритом просто потому, что область вокруг узелка обезуглерожена в виде углеродистых отложений на графите. Травка: Нитал 2%

Чугун с шаровидным графитом обычно имеет перлитную матрицу. Однако отжиг заставляет углерод в перлите осаждаться на существующий графит или формировать дополнительные мелкие частицы графита, оставляя после себя ферритную матрицу. Это придает железу еще большую пластичность. Все образцы протравлены 2% ниталом.

Графитовые конкреции в ферритной матрице.	Графитовые конкреции в ферритной матрице. Также виден некоторый углерод, отложившийся во время отпуска. Травка: Нитал 2%

Химический состав чугуна Fe-3,52C-2,51Si-0,49Mn-0,15Mo-0,31Cu мас.%. Все образцы протравлены 2% ниталом. Цветные микрофотографии получают путем первого травления 2% нитала с последующей термообработкой металлографического образца на открытом воздухе при 270°С.0265 o С в течение 3 ч. Это окисляет образец и создает интерференционные цвета, зависящие от фазы.

Ковкий чугун в литом состоянии. Узелки графита, перлита (темные островки) и феррита (светлый фон). Травка: Нитал 2%	Ковкий чугун в литом состоянии. Узелки графита, перлита (темные островки) и феррита (светлый фон). Травка: Нитал 2%
Аустенизация 950°С, аустенизация 350°С в течение 64 мин.	Аустенизация при 950°С, аустенизация при 350°С в течение 64 мин.

На следующих изображениях представлены автомобильные компоненты из ковкого чугуна после отпуска, предоставленные Институтом инженеров по литейным металлам. Во избежание деформации коленчатый вал спортивного автомобиля TVR подвергается черновой обработке после отливки, термообработке для получения бейнитной микроструктуры, а затем механической обработке. Сообщается, что он обладает отличными усталостными свойствами; его демпфирующие характеристики благодаря графиту снижают шум двигателя.

Рычаг подвески Ford Mustang был изготовлен из аустенитного ковкого чугуна с целью снижения веса, шума и стоимости. Он был разработан с использованием моделирования конечных элементов для оптимизации прочности и жесткости. Были рассмотрены алюминиевые сплавы, но они были отклонены, поскольку в этом случае компонент занимал бы гораздо больше места из-за их меньшей прочности.

Рычаг подвески прицепа грузовика изначально был изготовлен из сварной стали для использования при транспортировке по пересеченной австралийской глубинке. Они вышли из строя по сварным швам и были связаны с деформациями, которые привели к ускоренному износу шин. Подвеска из литого аустенитного ковкого чугуна оказалась намного прочнее.

TVR Tuscan Speed ​​6, высокопроизводительный спортивный автомобиль с коленчатым валом из ковкого чугуна с аустическим отпуском.	Коленчатый вал из аустенитного ковкого чугуна для спортивного автомобиля TVR.
Рычаг подвески из ковкого чугуна Austempered для Ford Mustang Cobra	Рычаг подвески грузового прицепа, изготовленный из аустенитного ковкого чугуна, Steele and Lincoln Foundry.

• Больше изображений ковкого чугуна Austempered
• Скачать к.т.н. диссертация по ковкому чугуну с закалкой
• Остаточный аустенит в аустенитном ковком чугуне
• Физика остаточного аустенита в ковких чугунах, подвергнутых аустенитному отпуску
• Твердость аустенизированного ковкого чугуна

Чугун

Blackheart производится путем нагревания белого чугуна при температуре 900-950 ^o C в течение многих дней перед медленным охлаждением. Это приводит к микроструктуре, содержащей неравномерные, хотя и равноосные узелки графита в ферритной матрице. Термин «черное сердце» происходит от того факта, что поверхность излома имеет серый или черный вид из-за присутствия графита на поверхности. Целью термической обработки является повышение пластичности чугуна. Однако этот процесс в настоящее время устарел, поскольку сфероидальный графит может быть получен непосредственно при отливке путем модифицирования магнием или церием. Все образцы протравлены 2% ниталом.

Чугун с черной сердцевиной.	Чугун Blackheart. Травка: Нитал 2%

Этот чугун используется там, где требуется очень высокая износостойкость. Например, при бурном дроблении горных пород и полезных ископаемых. Он содержит комбинацию очень прочных карбидообразующих легирующих элементов. Таким образом, его химический состав Fe-2,6C-17Cr-2Mo-2Ni вес.%.

Все образцы протравлены реактивом Виллелы, представляющим собой смесь пикриновой кислоты, соляной кислоты и этанола. Материал, из которого были получены эти микрофотографии, был любезно предоставлен доктором Арнольдо Бедолла-Хакуинде из Мексики. Подробная информация о железе была опубликована в International Journal of Cast Metals Research, 13 (2001) 343-361.

Белая фаза представляет собой карбид с высоким содержанием хрома, известный как M 7 С 3 . Матрица состоит из дендритов аустенита, некоторые из которых могли превратиться в мартенсит. Также могут быть относительно небольшие количества карбидов из других сплавов.	Белая фаза представляет собой карбид с высоким содержанием хрома, известный как M 7 C 3 . Матрица состоит из дендритов аустенита, некоторые из которых могли превратиться в мартенсит. Также могут быть относительно небольшие количества карбидов из других сплавов.

Процесс литья никогда не бывает идеальным, особенно при работе с крупными деталями. Вместо того, чтобы утилизировать дефектные отливки, их часто можно отремонтировать с помощью сварки. Естественно, очень высокая концентрация углерода в типичных чугунах вызывает трудности при внедрении хрупкого мартенсита в околошовную зону сварного шва. Поэтому необходим предварительный нагрев до температуры около 450°С с последующим медленным охлаждением после сварки во избежание растрескивания.

Материалы, используемые в качестве наполнителей при сварке, обычно содержат большие концентрации никеля, так что получаемый аустенитный металл сварного шва не чувствителен к поглощению углерода из чугуна. Отложения мягкие и могут быть обработаны для придания необходимой формы и отделки. Конечно, никель дорог, поэтому при крупном ремонте зазор сварки сначала покрывается («смазывается») наполнителем с высоким содержанием никеля, а затем оставшийся зазор заполняется менее дорогими присадочными металлами из мягкой стали.

Первый в мире мост из железа в 1779 году. Вся конструкция выполнена из чугуна. Фотографии любезно предоставлены Ёкотой Томоюки и его семьей.

Железный мост из чугуна	Железный мост из чугуна
Железный мост из чугуна	Железный мост из чугуна
Железный мост из чугуна. На этой фотографии видна трещина.	Ущелье.
Ближайшая электростанция.	Остатки доменной печи (Коулбрукдейл), построенной в 1708 году.	Еще фото Айронбридж

Жетон полпенни Коулбрукдейл, 1792

На рисунках ниже показан жетон в полпенни, отчеканенный в 179 г.2, на одной стороне изображен корабль, проходящий под первым в мире железным мостом. Железная руда и уголь транспортировались по каналу, но металлургический завод в Кетли находился на 22 м выше этого канала. Поэтому была построена «наклонная плоскость» (2-е изображение), чтобы лодки можно было поднимать через люльку и шлюз в верхнюю часть канала, ведущего к металлургическому заводу.

Токен предоставлен Майклом Куком.

III

Чугун на ощупь выглядит солидно и имеет привлекательный внешний вид. Есть много традиционных применений чугуна.

Следующие фотографии были любезно предоставлены Беном Деннисом-Смизером, Фрэнком Кларком и Мохамедом Шерифом.

Вскрытие компьютерной мыши. Интересный предмет — шарик-роллер.	Микроструктура шарика ролика, изготовленного из чугуна. Чешуйки графита окружены ферритом, коричневый цвет — пералитом, а также присутствует продукт эвтектики ледибурита, который не виден при этом увеличении.
	Перлит разрешен в некоторых областях, где плоскость разреза находится под углом скольжения к ламелям. Ледибуритовая эвтектика выделена стрелками. При высоких температурах это смесь аустенита и цементита, образующаяся из жидкости. Впоследствии аустенит распадается на перлит.
Шар изготовлен из чугуна, вероятно, потому, что он относительно твердый.

Следующие фотографии были любезно предоставлены Джимом Чарльзом.

Древние украшения из чугуна

Древние украшения из чугуна

Узоры в чугунных компонентах и ​​окружении

Фотографии предоставлены Мэтью Питом

Чугун в Буэнос-Айресе, Аргентина

.

.

Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина	Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина. Массивные чугунные причалы украшают берег, изготовленные в литейном цехе в Кардиффе, Уэльс, Великобритания	Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина. Массивные чугунные причалы украшают берег, изготовленные в литейном цехе в Кардиффе, Уэльс, Великобритания
Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина	Мост женщины (Пуэнте-де-ла-Мухер), Буэнос-Айрес, Аргентина

Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне

Следующие фотографии были любезно предоставлены Франсиской Кабальеро и Карлосом Капдевила Монтес.

Ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне	Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне
Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне	Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне
Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне	Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне
Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне	Чугунные ворота дворца Гуэль работы Гауди в Барселоне

Обзор книги о чугунах, содержащих редкоземельные элементы.

Графитизация

Металлография чугунов.

Серый чугун, белый чугун и ковкий чугун – сравнение – плюсы и минусы

Чугуны

Серый чугун также обладает отличной демпфирующей способностью, которая обеспечивается графитом, 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.

В материаловедении  чугуны  представляют собой класс ферросплавов с содержанием углерода выше 2,14 мас.% . Как правило, чугуны содержат от 2,14% масс. до 4,0% масс. углерода и от 0,5% масс. до 3% масс. кремния . Сплавы железа с более низким содержанием углерода известны как стали. Разница в том, что чугуны могут использовать эвтектическое затвердевание в бинарной системе железо-углерод. Термин «эвтектика» в переводе с греческого означает « легко или хорошо плавящийся 9».0386 », а точка эвтектики представляет собой состав на фазовой диаграмме, в котором достигается самая низкая температура плавления . Для системы железо-углерод точка эвтектики возникает при составе 4,26 мас.% С и температуре 1148°С .

Чугун , следовательно, имеет более низкую температуру плавления (приблизительно между 1150°C и 1300°C), чем традиционная сталь, что облегчает литье по сравнению со стандартными сталями. Из-за своей высокой текучести в расплавленном состоянии жидкое железо легко заполняет сложные формы и может образовывать сложные формы. Большинство применений требуют очень небольшой отделки, поэтому чугуны используются для самых разных мелких деталей, а также для больших. Это идеальный материал для литья в песчаные формы сложных форм, таких как выпускные коллекторы, без необходимости дополнительной механической обработки. Кроме того, некоторые чугуны очень хрупкие, и литье  является наиболее удобной технологией изготовления. Чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения и используются в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров и корпуса коробок передач. Он устойчив к повреждениям в результате окисления.

Типы чугунов

Чугуны также включают большое семейство различных типов железа, в зависимости от того, как образуется богатая углеродом фаза во время затвердевания . Микроструктуру чугуна можно контролировать, чтобы получить изделия с отличной пластичностью, хорошей обрабатываемостью, отличным гашением вибрации, превосходной износостойкостью и хорошей теплопроводностью. При правильном легировании коррозионная стойкость   чугуна может быть такой же, как у нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля во многих областях применения. В большинстве чугунов углерод существует в виде графита, а микроструктура и механическое поведение зависят от состава и термической обработки. Наиболее распространенные типы чугуна:

• Серый чугун . Серый чугун является старейшим и наиболее распространенным типом чугуна. Серый чугун характеризуется графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала имеют серый цвет. Это связано с наличием в его составе графита. В сером чугуне графит образует чешуйки, приобретая трехмерную геометрию. Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью. Серый чугун обладает хорошей теплопроводностью и удельной теплоемкостью, поэтому часто используется в кухонной посуде и тормозных роторах. Серый чугун  также обладает отличной демпфирующей способностью , которая обеспечивается графитом, 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. Такие материалы, как латунь и сталь, обладают небольшой демпфирующей способностью, что позволяет передавать через них энергию вибрации без затухания.
• Белый чугун . Как было написано, чугуны — одни 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 главным образом от состава, скорости охлаждения и обработки расплава богатая углеродом фаза может затвердевать с образованием либо стабильной (аустенит-графит), либо метастабильной (аустенит-Fe ₃ C) эвтектики. При более низком содержании кремния (менее 1,0 мас.% Si – графитирующий агент) и более высокой скорости охлаждения углерод в чугуне осаждается из расплава в виде цементит метастабильной фазы, Fe ₃ C , а не графит. Продукт этого отверждения известен как белый чугун (также известный как отбеленный чугун). Белый чугун  является твердым , хрупким и неподдающимся обработке , в то время как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет вид белого , поэтому его называют белым чугуном. Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы полностью затвердеть расплав в виде белого чугуна. Однако можно использовать быстрое охлаждение для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя ядро ​​из серого чугуна. Этот тип литья, иногда называемый «9Охлажденная отливка 0385 ” имеет более твердую внешнюю поверхность и более жесткий внутренний стержень. Белый чугун  слишком хрупкий для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря хорошей твердости и стойкости к истиранию и относительно низкой стоимости он находит применение в тех случаях, когда желательна износостойкость, например, на зубьях экскаваторов, рабочих колесах и улитках шламовые насосы, вкладыши и подъемные стержни в шаровых мельницах.
• Ковкий чугун . Ковкий чугун — это белый отожженный чугун. Благодаря термообработке отжигом хрупкая структура  по мере того, как первая отливка преобразуется в  ковкую форму . Таким образом, его состав очень похож на состав белого чугуна с несколько большим содержанием углерода и кремния. Ковкий чугун  содержит графитовые узелки, которые не имеют истинно сферической формы, как в ковком чугуне, потому что они образуются в результате термической обработки, а не во время охлаждения из расплава. Ковкий чугун получают сначала отливкой белого чугуна, чтобы избежать чешуек графита, а весь нерастворенный углерод находится в форме карбида железа. Ковкий чугун начинается с отливки из белого чугуна, который затем подвергается термообработке в течение дня или двух при температуре около 950 ° C (1740 ° F), а затем охлаждали в течение дня или двух. В результате углерод в карбиде железа превращается в графитовые конкреции, окруженные ферритной или перлитной матрицей, в зависимости от скорости охлаждения. Медленный процесс позволяет поверхностному натяжению формировать графитовые узелки, а не чешуйки. . Ковкий чугун, как и ковкий чугун, обладает значительной пластичностью и ударной вязкостью благодаря сочетанию в нем шаровидного графита и металлической матрицы с низким содержанием углерода. Подобно ковкому чугуну, ковкий чугун также проявляет высокую стойкость к коррозии, отличную обрабатываемость. хорошая демпфирующая способность  и усталостная прочность ковкого чугуна также полезны для долгой службы деталей, подвергающихся высоким нагрузкам. Существует два типа ферритного ковкого железа: черносердечное и белосердечное. Он часто используется для небольших отливок, требующих хорошей прочности на растяжение и способности изгибаться без разрушения (пластичность). Ковкий чугун применяется во многих основных автомобильных деталях, таких как корпуса дифференциалов, корпуса дифференциалов, крышки подшипников, корпуса рулевого механизма. Другое использование включает ручные инструменты, кронштейны, детали машин, электрическую арматуру, фитинги для труб, сельскохозяйственное оборудование и оборудование для горнодобывающей промышленности.
• Ковкий чугун . Ковкий чугун , также известный как шаровидный чугун  или чугун с шаровидным графитом, по составу очень похож на серый чугун, но во время затвердевания графит образует зародыши в виде сферических частиц (узелков) в ковком чугуне, а не в виде чешуек. Ковкий чугун — это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые могут быть получены с широким диапазоном свойств за счет контроля их микроструктуры. Фаза матрицы, окружающая эти частицы, представляет собой либо перлит, либо феррит, в зависимости от термической обработки. Ковкий чугун  прочен и более ударопрочен, чем серый чугун, поэтому, хотя он дороже из-за легирующих примесей, он может быть предпочтительным экономичным выбором, поскольку более легкая отливка может выполнять ту же функцию. Типичные области применения этого материала включают клапаны, корпуса насосов, коленчатые валы, шестерни и другие компоненты автомобилей и машин из-за его хорошей обрабатываемости, усталостной прочности и более высокого модуля упругости (по сравнению с серым чугуном), а также в шестернях для тяжелых условий эксплуатации из-за его хорошей обрабатываемости. его высокий предел текучести и износостойкость.

Свойства серого чугуна, белого чугуна и ковкого чугуна момент. В основу материаловедения входит изучение структуры материалов и их связь с их свойствами (механическими, электрическими и т. д.). Как только материаловед узнает об этой корреляции структуры и свойств, он может приступить к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными факторами, определяющими структуру материала и, следовательно, его свойства, являются входящие в его состав химические элементы и то, каким образом он был обработан до конечной формы.

Плотность серого чугуна в сравнении с белым чугуном в сравнении с ковким чугуном

Плотность стандартного чугуна составляет 7,03 г/см ³ .

Плотность  определяется как  масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем:

ρ = m/V

Другими словами, плотность (ρ) вещества равна общей массе (m) этого вещества. разделить на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ – 9.0385 килограммов на кубический метр  ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 385 фунтов массы на кубический фут 90 386 (90 385 фунтов/фут 90 265 3 90 266 90 386).

Поскольку плотность (ρ) вещества равна общей массе (m) этого вещества, деленной на общий объем (V), занимаемый этим веществом, очевидно, что плотность вещества сильно зависит от его атомной массы и также на плотность атомного номера  (N; атомов/см ³ ),

• Атомный вес . Атомная масса переносится атомным ядром, которое занимает всего около 10 90 265 -12 90 266 от общего объема атома или меньше, но оно содержит весь положительный заряд и не менее 99,95% общей массы атома. Поэтому оно определяется массовым числом (количеством протонов и нейтронов).
• Атомный номер Плотность . Плотность с атомным номером (N; атомов/см ³ ), которая связана с атомными радиусами, представляет собой количество атомов данного типа в единице объема (V; см ³ ) материала. Плотность с атомным номером (N; атомов/см ³ ) чистого материала, имеющего атомную или молекулярную массу (M; грамм/моль) и плотность материала (⍴; грамм/см ³ ), легко вычислено из следующего уравнения с использованием числа Авогадро ( N _A  = 6,022 × 10 ²³ атомов или молекул на моль):
• Кристаллическая структура. Плотность кристаллического вещества существенно зависит от его кристаллической структуры. Структура ГЦК, наряду со своим гексагональным родственником (ГПУ), имеет наиболее эффективный коэффициент упаковки (74%). Металлы, содержащие структуры FCC, включают аустенит, алюминий, медь, свинец, серебро, золото, никель, платину и торий.

Механические свойства серого чугуна по сравнению с белым чугуном по сравнению с ковким чугуном

Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность серого чугуна по сравнению с белым чугуном по сравнению с ковким чугуном

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

Предел прочности при растяжении

Предел прочности при растяжении серого чугуна (ASTM A48 класс 40) составляет 295 МПа.

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

Предел прочности на растяжение ковкого чугуна – ASTM A220 – 580 МПа.

Предел прочности на растяжение ковкого чугуна – ASTM A536 – 60-40-18 составляет 414 МПа (>60 тысяч фунтов на кв. дюйм).

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение применяется и поддерживается, произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, температура тестовой среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

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 – 172 ГПа.

Модуль упругости Юнга ковкого чугуна – ASTM A536 – 60-40-18 составляет 170 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растяжении и сжатии в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещены на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не возникает. Согласно Закон Гука, напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон модуль Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость серого чугуна по сравнению с белым чугуном по сравнению с ковким чугуном

Твердость серого чугуна по Бринеллю (ASTM A48 класс 40) составляет приблизительно 235 МПа.

Твердость по Бринеллю серого чугуна мартенситного белого чугуна (ASTM A532 Class 1 Type A) составляет примерно 600 МПа.

Твердость ковкого чугуна по Бринеллю – ASTM A220 примерно 250 МПа.

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

Испытание на твердость по Роквеллу. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, сделанным при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Прикладывается основная нагрузка, затем ее снимают, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета Число твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Главным преимуществом твердости по Роквеллу является возможность отображать значения твердости напрямую . Результатом является безразмерное число, обозначаемое как HRA, HRB, HRC и т. д., где последняя буква соответствует соответствующей шкале Роквелла.

Испытание Rockwell C выполняется с пенетратором Brale ( алмазный конус 120° ) и основной нагрузкой 150 кг.

Тепловые свойства серого чугуна по сравнению с белым чугуном по сравнению с ковким чугуном

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

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность являются свойствами, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Температура плавления серого чугуна, белого чугуна и ковкого чугуна

Температура 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 — около 1260°C.

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

В общем,  плавление  является фазовым переходом  вещества из твердой фазы в жидкую. точка плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления 90 385  90 386 также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность серого чугуна по сравнению с белым чугуном по сравнению с ковким чугуном

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 ковкого чугуна составляет 36 Вт/(м.К).

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

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем случае:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Ссылки:

Материаловедение:

Министерство энергетики США, материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
Министерство энергетики США, материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 и 2. Январь 1993 г.
Уильям Д. Каллистер, Дэвид Г. Ретвиш. Материаловедение и инженерия: введение, 9-е издание, Wiley; 9 издание (4 декабря 2013 г.), ISBN-13: 978-1118324578.
Эберхарт, Марк (2003). Почему все ломается: понимание мира по тому, как он разваливается. Гармония. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Гаскелл, Дэвид Р. (1995). Введение в термодинамику материалов (4-е изд.). Издательство Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-56032-992-3.
Гонсалес-Виньяс, В. и Манчини, Х.Л. (2004). Введение в материаловедение. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-07097-1.
Эшби, Майкл; Хью Шерклифф; Дэвид Себон (2007). Материалы: инженерия, наука, обработка и дизайн (1-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-8391-3.
Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Мы надеемся, что эта статья «Серый чугун , белый чугун и ковкий чугун — сравнение — плюсы и минусы » поможет вам. Если это так, дайте нам лайк на боковой панели. Основная цель этого веб-сайта — помочь общественности узнать интересную и важную информацию о материалах и их свойствах.

В чем разница между серым чугуном и белым чугуном?

Как и серый чугун, белый чугун имеет множество мелких трещин. Разница в том, что 9Белый чугун 0979 содержит цементит под поверхностью, тогда как серый чугун содержит графит под поверхностью . Графит создает видимость серого цвета, а цементит создает видимость белого цвета.

Посмотреть полный ответ на сайте sciencing.com

Серый чугун тверже белого?

Белый чугун тверже, чем серый, до такой степени, что он довольно хрупок. Серое железо, напротив, мягче, но прочнее. Эти два типа иногда комбинируются, что позволяет изготавливать изделие с твердым внешним покрытием из белого железа и прочной серой сердцевиной.

Посмотреть полный ответ на sciencing.com

В чем разница в поверхности излома серого и белого чугуна Объясните, почему их поверхность излома различна?

Ключевое различие между серым чугуном и белым чугуном заключается в том, что после разрушения белый чугун дает поверхность трещин белого цвета, а серый чугун дает поверхность излома серого цвета. В основном это связано с их составляющими в сплаве.

Посмотреть полный ответ на разнице между.com

Какой чугун более хрупкий: серый или белый?

В сером чугуне большая часть углерода находится в виде чешуек графита, которые делают материал более мягким, поддающимся обработке и менее хрупким, чем белый чугун.

Просмотреть полный ответ на sciencedirect.com

Подходит ли белый чугун?

Белый чугун обладает высокой прочностью на сжатие и сохраняет хорошую твердость и прочность при более высокой температуре. Наличие различных карбидов, в зависимости от содержания сплава, делает белые чугуны чрезвычайно твердыми и устойчивыми к истиранию, но очень хрупкими.

Посмотреть полный ответ на sciencedirect.com

ТИПЫ ЧУГУНА | СВОЙСТВА ЧУГУНА | СЕРЫЙ ЧУГУН | БЕЛЫЙ ЧУГУН |ВЫСОКИЙ ЧУГУН

Для чего используется белый чугун?

Белый чугун используется в устойчивых к истиранию деталях, где его хрупкость не вызывает особого беспокойства, таких как футеровка корпуса, шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемные штанги, экструзионные сопла, бетономешалки, трубная арматура, фланцы, дробилки и рабочие колеса насосов. Популярным сортом белого чугуна является белый чугун с высоким содержанием хрома, ASTM A532.

Посмотреть полный ответ на matmatch.com

Для чего используется серый чугун?

Высокая теплопроводность и удельная теплоемкость серого чугуна часто используются для изготовления чугунной посуды и роторов дисковых тормозов. Его прежнее широкое использование в тормозах грузовых поездов было значительно сокращено в Европейском Союзе из-за опасений по поводу шумового загрязнения.

Посмотреть полный ответ на en.wikipedia.org

Какие бывают 5 типов чугуна?

Различные типы чугунов производятся с использованием различных методов термообработки и обработки, включая серый чугун, белый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун и чугун с уплотненным графитом.

Посмотреть полный ответ на сайте reliance-foundry.com

Как узнать, белый ли чугун?

Белый чугун получил свое название и внешний вид из-за соединений, известных как цементит и перлит в его структуре. Как и его серый аналог, белый чугун имеет множество мелких чешуек и трещин. Однако, в отличие от своего серого аналога, белый чугун имеет низкое содержание углерода и силикона.

Посмотреть полный ответ на muggyweld.com

Какой чугун самый твердый?

Из-за своей аустенитной матрицы и чешуйчатого графита чугуны с высоким содержанием никеля являются самыми прочными из всех чугунов. Чешуйчатый графит также придает им отличную обрабатываемость и хорошие литейные свойства, хотя это снижает их прочность на растяжение.

Просмотреть полный ответ на sciencedirect.com

Является ли серый чугун прочным?

Незакаленный серый чугун «хрупок» по сравнению с другими литыми металлами. Чешуйки графита создают слабые места в металле, где могут начаться трещины, которые расколут металл. Эта склонность к разрушению является причиной того, что серый чугун имеет низкую прочность на растяжение и ударную вязкость.

Посмотреть полный ответ на willmanind.com

Какой тип чугуна наиболее широко используется?

Серый чугун характеризуется графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала имеют серый цвет. Это наиболее часто используемый чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса.

Посмотреть полный ответ на en.wikipedia.org

Каковы преимущества ковкого чугуна по сравнению с белым или серым чугуном?

Ковкий чугун обладает большей пластичностью, чем серый чугун, и, хотя он твердый, ему не хватает хрупкости белого чугуна. Хотя он не так легко отливается, как серый чугун или ковкий чугун, он отливается лучше, чем некоторые другие материалы, включая белый чугун. Кроме того, ковкий чугун обеспечивает отличное поверхностное упрочнение.

Посмотреть полный ответ на buntyllc.com

Имеет ли серый чугун высокую температуру плавления?

Температура плавления чугуна

Температура плавления серого чугуна – сталь ASTM A48 составляет около 1260°C. Температура плавления мартенситного белого чугуна (ASTM A532 Class 1 Type A) составляет около 1260°C.

Посмотреть полный ответ на сайте Nuclear-Power.com

Какой тип чугуна мягкий?

Ковкий чугун также называют чугуном с шаровидным графитом, который, как выяснилось, является ковким чугуном и представляет собой тип мягкого ковкого чугунного сплава с высоким содержанием углерода.

Посмотреть полный ответ на engineeringlearn.com

Магнитен ли серый чугун?

Магнитные свойства

Фактическая структура графита и тип серого чугуна влияют на такие свойства, как проницаемость, коэрцитивная сила и гистерезис. Все серые чугуны проявляют ферромагнетизм, кроме аустенитных марок.

Посмотреть полный ответ на azom.com

Почему его называют чугуном?

Термин «чугун» восходит к тому времени, когда горячий металл отливали в слитки перед загрузкой на сталелитейный завод. Формы раскладывали на песчаных подушках таким образом, чтобы их можно было подавать из общего желоба. Группа форм напоминала выводок поросят, причем слитки назывались «поросятами», а бегун — «свиньей».

Посмотреть полный ответ на metallics.org

Что такое чугун G3000?

Изготовленные в соответствии со спецификацией чугуна G3000, тормозные роторы DFC G3000 разработаны в соответствии со спецификациями OEM по долговечности, надежности и стабильности. Каждая отливка ротора отправляется на наше современное обрабатывающее оборудование, где она обрабатывается с самыми жесткими допусками, доступными на современном рынке.

Посмотреть полный ответ на dynamicfriction. com

Что такое белый чугун?

Что означает белый чугун? Белый чугун представляет собой разновидность углеродисто-железного сплава, который содержит более 2% углерода в виде цементита. Название «белая отливка» происходит от его белой поверхности, вызванной примесями карбида, которые допускают появление трещин по всему металлу.

Посмотреть полный ответ на corrospedia.com

Каковы 4 основных типа чугуна?

Четыре типа чугуна

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

Просмотреть полный ответ на сайте metalsupermarkets.com

Полезно ли готовить в чугунной сковороде?

Чугун не только для жарки

Но его способность удерживать тепло также подходит для приготовления здоровой пищи, говорит Керри-Энн Дженнингс, зарегистрированный диетолог и тренер по питанию из Вермонта. Это включает в себя методы на водной основе, такие как тушение и варка, а также быстрое обжаривание и приготовление на гриле, для которых не требуется много масла.

Посмотреть полный ответ на epicurious.com

Ржавеет ли чугун?

Без защитного слоя карбонизированного масла, называемого приправой, чугун подвержен ржавчине. Даже хорошо приправленная сковорода может заржаветь, если ее оставить в раковине для замачивания, положить в посудомоечную машину, дать высохнуть на воздухе или хранить в условиях повышенной влажности.

Просмотреть полный ответ на сайте Lodgecastiron.com

Каково процентное содержание серого чугуна?

Наличие графита придает поверхности излома чугуна серый оттенок. Поэтому, когда весь углерод в чугунах находится в форме графита, его называют серым чугуном. Серый чугун с содержанием углерода 2,4% — 3,8%.

Посмотреть полный ответ на testbook.com

Можно ли сваривать чугун?

Можно сваривать чугун, но это нужно делать с использованием правильных методов и с осторожностью, чтобы избежать растрескивания. Большинство методов сварки требуют очистки поверхности материала, а для чугуна требуется предварительный и послесварочный нагрев, а также осторожное охлаждение.

Посмотреть полный ответ на twi-global.com

← Предыдущий вопрос
Лив и Дигби снова вместе в 2022 году?

Следующий вопрос →
Что такое мультимедиа объяснить элементы мультимедиа?

Гибкое железо? Ковкий чугун и чугун

При выборе сплава чугуна конструкторы могут выбрать серый, белый, ковкий или ковкий чугун.

При выборе сплава железа для отливки металлург учитывает бюджет, требуемые механические свойства и этапы после отливки, такие как механическая и термообработка. Эти требования определяют, какой сплав использовать. В наши дни самый большой выбор заключается между ковким чугуном и чугуном.

Технически «чугун» предполагает сплавы железа, которые отливаются в литейном цеху. Ковкий чугун является одним из таких сплавов. Тем не менее, пластичный металл является относительным новичком на рынке и обладает уникальными механическими свойствами, которые отличают его от других сплавов железа. Это различие означает, что «чугун» обычно означает сплавы серого или белого железа, которые веками использовались в кузнечном деле.

Какие виды чугуна отливают в литейном цехе?

• Ковкий чугун: этот тип чугуна был разработан в 1948 и стал очень важным сплавом для черных металлов. Он гораздо менее хрупок, чем другие чугуны.

Ковкий чугун

• : до изобретения ковкого чугуна этот сплав был более популярен. Это белый чугун, подвергающийся очень длительной термообработке. Условия в термообработке должны строго контролироваться. Когда ковкое железо готово, оно становится намного менее хрупким. Ковкий все еще используется для небольших тонких отливок, где пластичный менее успешен.
• Белый чугун: этот сплав охлаждается быстрее, чем другие чугуны, в результате чего в его решетке образуется молекула, называемая цементитом. Это хрупкий сплав, но он обладает превосходной твердостью и стойкостью к истиранию. Он часто используется в подшипниках и других устройствах с высоким коэффициентом трения.
• Серый чугун: большинство стандартных «чугунных» изделий изготавливаются из серого чугуна, поэтому, когда люди используют этот термин, скорее всего, имеется в виду именно этот сплав. В отличие от белого чугуна, серый чугун имеет графитовую микроструктуру. Обладает отличной способностью гашения вибраций и отличной обрабатываемостью.

Отливки из белого и серого чугуна очень похожи друг на друга. Их окраска проявляется только при изломе.

Ковкий чугун — хороший выбор для предмета, который может выдерживать ударную силу транспортного средства.

В чем разница между ковким чугуном и чугуном?

Ковкий чугун менее хрупок, чем другой чугун, даже до термической обработки. Он не так легко ломается при ударе. Пластичность позволяет железу гнуться. Для сравнения, серый чугун тверже. Эта твердость означает, что он хорошо справляется с поверхностным износом. Серый чугун также лучше гасит вибрации. Различия связаны с микроструктурой графита в этих сплавах железа.

Серый чугун содержит 2,5–4% углерода и 1–3% кремния по весу. Кремний в сплаве необходим для стабилизации молекул графита, которые придают серому чугуну его свойства. Однако этот кремний эффективен для поддержки и поддержания графита только в том случае, если металл не подвергается тепловому удару при охлаждении. Очень быстрое охлаждение приведет к образованию цементита и превращению серого чугуна в белый, даже с кремнием в смеси. В сером чугуне чешуйки графита проникают сквозь поверхность и видны в хорошо отполированном сером чугуне.

Ковкий чугун содержит 3,2–3,6 % углерода, 2,2–2,8 % кремния и небольшой процент «комковатого элемента». Обнаруженный в 1943 году ковкий чугун обладал многими из тех же свойств, что и ковкий чугун, только он обладал этими свойствами прямо из формы. Длительная и техническая термообработка, необходимая для изготовления ковкого чугуна, сделала его более дорогим и подверженным ошибкам. Ductile был очевидным решением. (ковкий все еще используется в тонких отливках, где ковкий остывает слишком быстро и образует карбиды. )

Как и серый чугун, графит является важной частью микроструктуры ковкого чугуна. Тем не менее, образующий узелки элемент, такой как магний, церий или теллур, формирует молекулы графита в виде сфер, а не чешуек. Эти сферы скользят друг относительно друга, а не создают плоскости, по которым железо может расколоться. Узелки делают ковкий чугун более гибким и менее твердым. Там, где требуется твердость поверхности, можно использовать термообработку.

Серый чугун твердый и износостойкий: отличный выбор, когда сила удара зависит от человека, а не от механики.

Плоховое железо (ASTM A536)

Серые железо (ASTM 40)

Белый железо

Маллируемый чугун (белый железо, откровенный)

. легче, чем стальное литье

Предел текучести

50 тыс. фунтов на кв. дюйм

33 тыс. фунтов на кв. дюйм

Удлинение, %

Прочность на растяжение

72K PSI

40-50 K PSI

25 K PSI

52 K PSI

Твердость [BRINELL]

130-217

Устойчивость коррозии.

Будет ржаветь, но может образовывать защитную патину во внешней среде.

Термическое расширение 20C

6,46*10 ^-6
в/(в*ºF)

6,46*10 ^-6
дюйма/(в*ºF)

902,02666.6166666666.
дюйм/(дюйм* ºF)

6.6*10 ^-6
дюйма/(в*ºF)

Относительное демпфирование
(соотношение логарифмирования последовательной амплитуды)

5-20*10 ⁴

20-500*10 ^{4 40265 4}

20-500*10 ^{4 40265 4}

20-500*10 ^{4 4}

20000*10 ^{4 4}

9000 2

2-4*10 ⁴

8-15*10 ⁴

. Не свариваемый

Сварка возможна, но преобразует часть податливого железа в серого железа

протоколого железа (ASTM A536)

Отлитая

.

Относительное удлинение

Прочность на растяжение

72k psi

Твердость [по Бринеллю]

130-217

Коррозионная стойкость

Будет ржаветь, но может образовывать защитную патину во внешней среде.

Термическое расширение 20C

6.46*10 ^-6
дюйма/(в*ºF)

Относительное демпфирование (соотношение логарифмического Обрабатываемость

Средняя

Свариваемость

Низкая-средняя в зависимости от процедуры

СЕРЫЙ ЧУГУН (ASTM 40)

Литье

Стандартное литье: намного легче, чем стальное литье

Предел текучести

Удлинение %

Прочность на растяжение

40–50 тыс. фунтов на кв. дюйм

Твердость [по Бринеллю]

Коррозионная стойкость

Будет ржаветь, но может образовывать защитную патину во внешней среде.

Тепловое расширение 20C

6.46*10 ^-6
in/(in* ºF)

Relative damping (log ratio of successive amplitude)

20-500*10 ⁴

Machinability

Weldability

Средний

БЕЛОЕ ЖЕЛЕЗО

Литье

Стандартное литье: намного легче, чем стальное литье

Предел текучести

Удлинение %

Прочность на растяжение

25 тыс. фунтов на кв. дюйм

Твердость [по Бринеллю]

Коррозионная стойкость

Будет ржаветь, но может образовывать защитную патину во внешней среде.

Термическое расширение 20C

5,0*10 ^-6
дюйма/(в*ºF)

Относительное демпфирование (в логарифмическом соотношении последовательной амплитуды)

2-4* ^{4 9}6699389

2-4* ⁴ 66699000

2-4* 4 96699363

2-4* 4 969

2-4*10 ⁴ 4

2-4. Обрабатываемость

Свариваемость

Несвариваемость

КОВКИЙ ЧУГУН (ЧУГУН БЕЛЫЙ, ОТОЖОЖЕННЫЙ)

Литье

Стандартное литье: намного легче, чем стальное литье

Предел текучести

33 тыс. фунтов на кв. дюйм

Удлинение %

Прочность на растяжение

52 тыс. фунтов на кв. дюйм

Твердость [по Бринеллю]

Коррозионная стойкость

Будет ржаветь, но может образовывать защитную патину во внешней среде.

Термическое расширение 20C

6.6*10 ^-6
дюйма/(в*ºF)

Относительное демпфирование (в логарифмическом соотношении последовательной амплитуды)

8-15*9 4 4 6939363

8-15*9 4 4 699363

8-15* 4 4 699363

8-15* 4 669

8-15. Обрабатываемость

Средняя

Свариваемость

Сварка возможна, но часть ковкого чугуна превращается в серый чугун

Скамейка с деталями из традиционного серого чугуна.

Выбор между ковким чугуном и традиционным чугуном

Ковкий чугун немного дороже серого чугуна, но дешевле и легче отливается, чем сталь. Обычно его выбирают из-за его механических свойств и ценности. Будучи менее хрупким сплавом, чем чугун, он используется в тех случаях, когда необходимы пластичность и ударопрочность. Он лучше, чем сталь, по гашению вибрации и пределу текучести при сжатии, хотя серый чугун по-прежнему лучше подходит для демпфирования.

Болларды, рассчитанные на ударопрочность, часто используют ковкий чугун. Это основной сплав железа, используемый для труб, особенно под давлением. Пластичные детали можно найти в автомобильных компонентах, насосах и кожухах кабелей, где вероятны удары.

Серый чугун по-прежнему является важным и широко используемым сплавом для применений, где хрупкость традиционного чугуна не является проблемой. Детали, которые не будут подвергаться ударам при обычном ношении, часто изготавливают из серого чугуна. Чугунные сковороды обычно изготавливаются из серого чугуна. Жесткий ландшафт, такой как решетки для деревьев, решетки для траншей и крышки люков, также часто изготавливаются из серого железа. Превосходное гашение вибраций делает серый чугун отличной основой для станков.