Что такое чугун? Свойства сплава, индивидуальности производства и внедрения

Что такое чугун? Свойства сплава, индивидуальности производства и внедрения

Что такое чугун? Характеристики металла, особенности производства и применения

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

Индивидуальности и систематизация чугунов

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

Главные различия меж сталью и чугуном

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

По наружному виду сталь будет наиболее светлой, а сероватые чугуны имеют черный и матовый колер. Сталь легче сваривается и куется, но ужаснее поддается литью. У металлического продукта теплопроводимость несколько выше, чем у железного.

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для предстоящего передела в сталь либо производства отливок. Может употребляться как в водянистом, так и в жестком состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Главный эталон, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. Зависимо от содержания кремния и предназначения различают последующие 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 качественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белоснежный чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высочайшей скорости остывания. Отличительная изюминка такового вида чугуна – белоснежный отлив в месте излома, также высочайшие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт фактически не поддается механической обработке режущим инвентарем. Такие сплавы употребляют для производства литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), также в качестве базы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна наращивают методом легирования молибденом, никелем, марганцем и иными элементами.

Сероватый чугун

В сероватых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в вольном виде, по этому излом имеет соответствующий сероватый цвет. Таковой сплав сравнимо отлично поддается механической обработке, имеет относительно невысокую крепкость и низкую пластичность при растяжении. При всем этом, благодаря наличию пластинчатого графита, сероватый чугун владеет неплохими антифрикционными и демпфирующими качествами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах остывания.

Сероватый чугун имеет неплохую жидкотекучесть, не достаточно склонен к образованию усадочных изъянов по сопоставлению с иными видами чугуна, потому его обширно употребляют для производства отливок сложной формы с шириной стен прямо до 500 мм.

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

  • Буковкы СЧ – сероватый чугун;
  • числа – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Прочный (измененный) чугун

Изюминка этого сплава, получаемого методом прибавления в расплав чугуна незапятнанного магния (Mg), аего соединений либо остальных модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество преобразующего компонента, такого же магния, составляет 0,02–0,08%.

Характеристики чугуна с шаровидным графитом описывает в главном железная база (в отличие от сероватого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Таковой прочный сплав употребляют при производстве износостойких деталей ответственного предназначения, выдерживающих огромные статические, циклические и ударные перегрузки в критериях износа, в том числе в брутальных средах и при больших температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к хим составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В согласовании с данным эталоном выпускают изделия марок ВЧ (Высокие частоты) 35, ВЧ (Высокие частоты) 40, ВЧ (Высокие частоты) 45, ВЧ (Высокие частоты) 50, ВЧ (Высокие частоты) 60, ВЧ (Высокие частоты) 70, ВЧ (Высокие частоты) 80 и ВЧ (Высокие частоты) 100, где «ВЧ (Высокие частоты)» — обозначение прочного чугуна, а цифра – малое значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ (Высокие частоты) 40 имеет σв не наименее 400 МПа. Прочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной базе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белоснежного чугуна, имеющий в собственной структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это присваивает сплаву высшую крепкость и завышенную пластичность, однородность распределения параметров, неплохую обрабатываемость и фактически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря сиим свойствам ковкий чугун применение отыскал в производстве продукции ответственного предназначения – деталей и частей, работающих при вибрационных и ударных отягощениях.

Зависимо от хим состава чугуна и режимов отжига можно получать различную базу – ферритную, перлитную либо ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого сплава — черносердечный и белосердечный. Главные характеристики таковой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и буквально охарактеризовывает ковкий чугун маркировка, которая содержит не только лишь его обозначение (КЧ), да и главные механические характеристики – малое временное сопротивление и относительное удлинение К примеру, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки малое временное сопротивление 37 кгс/мм 2 (либо 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не наименее 8%.

Интересно почитать:  Как определить твердость стали у ножей

Особые чугуны

Есть марки сплавов со особыми чертами, которые достигаются методом легирования, внедрения специальной технологии отжига и остывания. К таковым чугунам относятся:

  • жаростойкие;
  • коррозионностойкие;
  • художественные;
  • антифрикционные и износостойкие;
  • чугуны с особенными электромагнитными качествами;
  • ферросплавы и остальные.

Технические условия на легированные особые чугуны регламентируют эталоны ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и остальные. В их указывается из чего же состоит чугун для разных особенных применений, какими механическими качествами он должен владеть и каким образом нужно его маркировать.

Как особые примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление особых присадок в чугун меняет его состав и характеристики.

  • Кремний является самым принципиальным легирующим элементом в чугуне, который совместно с углеродом влияет на структуру и характеристики. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные свойства сплава.
  • Сера уменьшает способность водянистого чугуна заполнять литейные формы, понижает его механические характеристики и присваивает красноломкость.
  • Марганец плохо сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но наращивает твердость и крепкость.
  • Фосфор нужен при изготовлении металлических отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, так как содействует увеличению жидкотекучести сплава. Но при всем этом пропадает крепкость, увеличивается хрупкость.

Достигнуть специфичных параметров разрешают и остальные легирующие добавки, вводимые на шаге выплавки материала. Выходит модифицированная черта чугуна с усовершенствованными износо- либо жаростойкостью, коррозийной прочностью либо электропроводностью.

Плюсы и недочеты

1-ые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С того времени значительно поменялись технологии, расширилось и применение чугуна. Беспристрастно оценивая этот продукт темной металлургии, необходимо именовать как его положительные, так и негативные черты.

Неоспоримые достоинства

Сначала это экологичность и отменные гигиенические свойства. Та же металлическая посуда не разрушается в кислотно-щелочных смесях, отлично умывается и прогревается, длительно сохраняя аккумулированное тепло. Необходимо подчеркнуть долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную легкий процесс производства металлических изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белоснежный либо сероватый чугун. Широкий диапазон внедрения разъясняется легкой обработкой (ковкой), высочайшей теплоотдачей и прочностью.

Недочеты чугуна, как материала

Самыми слабенькими сторонами сплавов числятся хрупкость и подверженность ржавлению даже при краткосрочном содействии с водой. К тому же изделия из чугуна различаются огромным весом и специфичным набором физико-механических черт, требующих особенных критерий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Как делают чугун?

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

В итоге доменной плавки выходит сплав железа и углерода – чугун, также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы горючего и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение металлических деталей с помощью сварки как никогда животрепещуще и просит сурового подхода. В технологическом нюансе пригодность сплава низкая. На это существует ряд обстоятельств, и основная из их – весьма высочайшее содержание углерода и примесей. Не считая того, тяжело сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Вероятны непровары – итог образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, остальных компонент сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с сплавами, отличающимися скоростью остывания/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Потому, для сварки прибегают к использованию покрытых либо угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает подготовительный прогрев свариваемых деталей и верный выбор режима сварки.

Что получают из чугуна и где он употребляется?

Материал достаточно пользующийся популярностью в машиностроении и остальных отраслях индустрии. Это основной компонент начальных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Не считая того, чугун – более пользующийся популярностью сплав для производства отливок различной формы. Востребованность чугуна в остальных сферах разъясняется высочайшими прочностными чертами и достаточной плотностью. Области внедрения неких марок сведены в таблицу.

Создание колонн, маховиков, опорных и базовых плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.

Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и авто мостов, коленвалы для движков дизельного транспорта и тракторов.

Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.

Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца каров.

Детали турбин, коленчатые валы, движки на тракторы и авто, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует высококачественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы отыщите всякую продукцию из наиболее 200 главных наименований в подходящих типоразмерах и по адекватной стоимости.

Сколько содержится углерода в чугуне?

Чугун – это сплав железа и углерода, важный конструкционный материал. От иной разновидности сплавов на базе железа – сталей – разные чугуны различаются завышенным содержанием углерода.

В этом материале разглядим различия видов чугуна и воздействие на их характеристики остальных компонент сплава, больше ли его в стали, также какой наибольший процент углерода содержится в чугуне.

Индивидуальности материалов

Сталь и чугун – продукция компаний темной металлургии. Создают эти сплавы из стальной руды. Общим в технологии производства будет то, что и чугун, и сталь варят, другими словами готовят по особым рецептам, выдерживая определенное время при определенных температурах, добавляя на определенном шаге в расплав разные составляющие. Конкретно потому рабочих, занятых в темной металлургии, именуют сталеварами.

Интересно почитать:  Сигма т для стали

Более обобщенное представление о сплавах соединено с содержанием в их углерода. В стали оно наименее 2,14%, в чугуне, соответственно выше этого значения. В отдельных его видах этого элемента в различном состоянии быть может наиболее 6%.

Но это не единственное отличие чугунов и сталей. Изготавливаемые по различным «рецептам», они содержат углерод в различном виде, а не считая этого, могут содержать другие составляющие сплава.

Воздействие элемента

Наличие углерода влияет на характеристики сплава. Хрупкие чугуны могут иметь завышенную по сопоставлению со сталью твердость. Их в отличие от стали тяжело сваривать либо ковать, а к неким разновидностям эти технологические процессы, совершенно, не применимы. Железо, входящее в железоуглеродистый сплав, описывает главные его характеристики. До этого всего температуру плавления выше 1530°С. Также этот элемент присваивает сплаву магнитные характеристики. В чистом виде сплав достаточно прочен и пластичен. Но его хим активность в отношении кислорода препятствует использованию в технике (сплав стремительно заржавевает, вступая в реакцию окисления).

Включение в сплавы углерода и других примесей существенно увеличивает долговечность изделий. Часть углерода вступает в хим реакцию с железом еще на стадии плавления, образуя стойкое соединение – цементит (Fe3C). Включения цементита понижают пластичность, сразу повышая крепкость и твердость образующегося сплава.

В особенности велика крепкость стали с содержанием углерода около 1%. Когда соединения в сплаве становится больше, эта черта равномерно понижается, но сразу понижается ударная вязкость и так именуемая хладоломкость (реакция на перепады температуры).

Углерод может содержаться и в химически вольном состоянии (графит). Наличие включений графита увеличивает ломкость, но при всем этом делает зернистость, препятствующую механическому разрушению поверхности. Графит может играться роль смазки, снижая сопротивление при трении. Включения графита также понижают действие вибраций. Углерод в чистом виде и в виде соединений может понизить температуру плавления (в неких чугунах практически на 400°С).

Таковым образом, сплавы железа и углерода (стали и чугуны) благодаря разным соотношениям частей и их хим формы могут значительно различаться в собственных свойствах.

Виды чугуна по содержанию углерода

По тому, сколько в сплаве содержится углерода, чугуны делят на три вида. Начнем с того, что в любом схожем сплаве процент углерода не быть может ниже 2,14%. Потому что если количество элемента меньше этого процентного значения, нужно гласить уже о стали. В большинстве видов чугуна содержание углерода составляет от 2,14 до 3%. Отдельные разновидности могут содержать выше 3% углерода. Очень чугун может включать 6,67% углерода, таковой сплав именуют высокоуглеродистый.

При всем этом сплавы различного состава по-разному проходят этапы кристаллизации при охлаждении, это значительно отражается на свойствах получаемого чугуна. В итоге в сплаве появляется перлит – эквивалентная смесь феррита (раствора легирующих частей и углерода в расплаве железа) и цементита (карбида железа), ледебурит (эквивалентная смесь все такого же цементита и других компонент сплава). В металлургии принято по этому признаку делить чугуны на три вида в согласовании с эвтектикой сплава.

Доэвтектические

В их содержание углерода от 2,14 до 4,3% в составе цементита, перлита и ледебурита. Таковой сплав часто употребляется в качестве конструкционного материала, также на передел – получение других видов чугуна, потому что при его охлаждении появляется так именуемая усадочная пористость, серьезно влияющая на крепкость изделий. Изделия получили распространение в машиностроении.

Эвтектические

В их содержится около 4,3% углерода, в большей степени в виде ледебурита. При охлаждении может давать усадочные раковины, что нередко приводит к формированию различий от данной при отливке формы, потому изготовка четких изделий из такового материала не постоянно оправданно. Применяется как конструкционный материал для производства изделий различного предназначения.

Заэвтектические

Могут содержать до 6,67% углерода в составе цементита и ледебурита и вольного графита. В главном употребляются для производства остальных видов чугуна и стали при передельной металлургии.

Типы по состоянию углерода

Так как состояние углерода в расплаве при разных критериях остывания и в присутствии других веществ в составе сплава изменяется, характеристики чугуна также могут существенно различаться. Это видно невооруженным глазом по цвету свежайшего, не покрытого ржавчиной излома. Обычно, наиболее черные (сероватые чугуны) содержат наибольшее количество вольного углерода в виде различной формы включений графита.

Содержание химически связанного углерода отражается на цвете сплава, он приметно светлее, таковой чугун именуют белоснежным. В перлитном чугуне быть может равное количество связанного и вольного углерода, это также отражается на цвете изделий. Уже в протяжении нескольких веков существует облегченная систематизация чугунов по цвету, разделяющая чугуны на три типа: белоснежный, сероватый и половинчатый.

Белоснежный

Белоснежный чугун имеет более светлый излом. Наибольшее количество углерода в нем соединено с железом и другими сплавами. Появляется таковой сплав при резвом охлаждении. Внедрение этого типа сплава ограничено, ввиду низкой прочности.

Обычно, белоснежный чугун поступает в передел для производства остальных типов чугуна и стали.

Сероватый

При наиболее неспешном охлаждении в расплаве проходит существенно больше действий. Углерод отчасти связывается с сплавами, но значимая его часть кристаллизуется в чистом виде, образуя включения графита. Размер и форма этих включений зависят от скорости остывания расплава, также от наличия в нем разных примесей. Так получают чугуны, изделия из которых нужны в разных отраслях хозяйства и в быту. Посреди разновидностей этого типа различают ковкий и прочный чугун.

Интересно почитать:  Лучшая сталь для меча

Половинчатый

При особенных критериях остывания получают сплавы, в каких связанного и вольного углерода приблизительно поровну. Из него изготавливают детали машин, главным требованием к которым является износоустойчивость при трении: коленчатые валы, колесные пары и почти все другое. Графит в этом случае играет роль смазки.

Как отличить чугун от стали

как отличить чугун от стали

Сталь и чугун – самые пользующиеся популярностью виды материалов для литья, которые употребляются в индустрии. Есть несколько методов, как отличить чугун от стали. Некие методы вероятны лишь в промышленных критериях при помощи спец оборудования, иными можно пользоваться и в домашних критериях.

Естественно же самое основное отличие – это состав сплавов. Сталь – это сплав железа (45%) с углеродом (не наиболее 2%) и легирующими примесями (никель, молибден и др.). Сталь имеет высшую крепкость, пластичность и легкость обработки. Чугун также состоит из железа и углерода, при всем этом толика углерода от 2% и наиболее. Также в чугуне могут находиться легирующие добавки, такие как кремний, фосфор, марганец либо остальные составляющие.

Отличия в физико-химических свойствах

Главные отличия этих 2-ух металлов являются последующими:

  • Твердость стали выше, чем у чугуна.
  • Масса железных отливок меньше, при всем этом материал легче плавится.
  • Определенные виды механической обработки доступны лишь для железных заготовок (ковка, сварка), в то время как чугунные изделия делаются лишь при помощи литья.
  • Теплопроводимость металлических изделий ниже, чем у железных аналогов.
  • Чугун не нуждается в неотклонимой закалке.

Как отличить чугун от стали зрительно?

Когда мы говорим о отливках либо заготовках, на которых можно применить обработку без нанесения вреда готовому изделию, можно посмотреть на зрительные отличия сплавов. На сломе изделия из чугуна возникает серый матовый колер, железная поверхность наиболее светлая, имеет глянцевую текстуру. Наружный вид зависит от содержания углеродистых компонент, различить их можно по типу трещинок: на высокоуглеродистых железных поверхностях они похожи на недостаток в виде раскола, на изделии из низкоуглеродистого сплава железа трещинкы смотрятся как разрыв пластичного типа.

На вопросец, как реально отличить готовые изделия по колеру либо текстуре, можно отдать конкретный ответ: предметы из стали наиболее светлые, фактически постоянно имеют глянцевый колер, изделия из чугуна – черные и матовые.

Как отличить чугун от стали иными методами?

Также чтоб отличить эти сплавы можно применять последующие методы:

  • Сверление. Можно применять насадку маленького поперечника и высверлить небольшон отверстие на ровненьком участке заготовки. Если при сверлении сплава появляется узкая стружка, сформированная в витую полоску длиной больше применяемого сверла, имеет цвета побежалости по всей длине и довольно отлично гнется — изделие изготовлено из стали. Металлический сплав наименее пластичен, он фактически не образует вьюна, а стружка крошится от мельчайшего механического действия: ее просто растереть до состояния порошка, так как материал наиболее хрупкий;
  • Шлифование. Для этого употребляется углошлифовальная машина. Для действия выбирают участок, на который не действуют силы трения, контакт с иными металлическими поверхностями либо деталями, в неприятном случае опосля шлифовки изделие быть может непригодным к предстоящему использованию. В процессе обработки требуется смотреть за цветом искры и ее формой. Если сплав металлический, искра будет недлинной, звездочка будет иметь красный тон, а если деталь изготовлена из стали, искр вылетает больше, они имеют увеличенный размер и продолговатую форму. Сами искры имеют желтоватый либо белоснежный цвет. Исключением являются железные сплавы с завышенным содержанием углерода, которые также дают маленькую багряную искру с укороченным треком и малой звездочкой.

Определяем происхождение по типу детали

Если вы понимаете главные свойства и характеристики данных сплавов, вы сможете применять эти познания для того чтоб отличить чугун от стали. Смотря на хоть какое железное изделие, чтоб найти происхождение, воспользуйтесь познаниями о основных отличительных технологических свойствах. Чугун – это литейный материал. Из него создают ординарную посуду, мощные трубы, корпусы станков, движков, большие объекты легкой конфигурации. Из стали изготавливают детали всех размеров и трудности, потому что для этого используются ковка, штамповка, волочение, прокатывание и остальные методы обработки сплава давлением. Таковым образом, если стоит вопросец о происхождении арматуры, колебаний быть не может – это сталь. Если интересует происхождение громоздкого казана – это чугун. Если же нужно выяснить, из чего же сделан корпус мотора либо коленчатого вала – следует прибегнуть к другим способам определения, потому что вероятны оба варианта.

Как отличить чугун от стали по звуку

Увлекательный факт, что данные два сплава по-разному звучат. Если у вас на руках два эталона либо вы обладаете узким слухом, можно найти, из чего же изготовлено изделие (чугун либо сталь) по звуку. Сталь имеет наиболее высшую плотность, что отражается на ее звучании. При ударе о нее железным предметом звук выходит намного наиболее гулкий, чем у чугуна.

Для того чтоб знать, чем различается чугун от стали, нужно иметь хоть маленькие познания о этих материалах и, в неких вариантах, определенный опыт. Ведь опытнейший специалист, металлург либо техник, может просто отличить сталь и чугун меж собой, оценив изделие лишь зрительно либо на ощупь.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector