Чугун это сплав чего: состав чугуна, каково содержание в нем углерода и железа, сфера использование материала

Содержание

Какие сплавы относятся к чугунам

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
Мартенсит (сильно пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной тетрагональной решеткой)
Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
Сорбит (дисперсный перлит)
Троостит (высокодисперсный перлит)
Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
Серый чугун (графит в форме пластин)
Ковкий чугун (графит в хлопьях)
Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами), в котором содержание углерода не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний), а сплавы с содержанием углерода менее 2,14 % называются сталью. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и другие). Как правило, чугун хрупок.

Выплавляется чугун, как правило, в доменных печах. Температура плавления чугуна — от 1150 до 1200 °C, то есть примерно на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

Содержание

Этимология [ править | править код ]

В русском языке слово чугун имеет тюркское происхождение, в тюркских же языках термин, вероятно, от кит. трад. 鑄 , пиньинь: zhù, палл.: чжу, буквально: «лить; отливать (металл)» и кит. трад. 工 , пиньинь: gōng, палл.: гун, буквально: «дело» [1] . Это связано с тем, что чугун представлял собой железный сплав низкой плавки. В финском языке чугун обозначается словом Valurauta, которое имеет два корня и переводится как литое железо (rauta).

История [ править | править код ]

Технологию литья чугуна освоили в Китае, откуда этот термин (через татаро-монгольское посредничество) попал в Россию [1] . В X веке в Китае появляются чугунные монеты, однако в широком применении вплоть до XIX века оставались бронзовые монеты [2] . В XI веке был возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо. XIV веком датируют находки чугунных котлов Золотой Орды (Тульская область) [3] , однако на территории Монголии (Каракорум) монголы умели изготовлять чугунные котлы ещё в XIII веке [4] .

В 1339 году (в годы Столетней войны) при обороне французского города Камбре уже использовались чугунные пушки наряду с бронзовыми. В 1403 году в Китае (Пекин) был отлит чугунный колокол [5] . C 1411 года англичане начинают вооружать чугунными пушками свои корабли [6] . В том же XV веке во Фландрии начинают лить чугунные ядра, которые вытесняют каменные [7] . В XVI веке в России (при Иване Грозном) из чугуна начали изготавливаться пушки [8] . Ввиду отсутствия у чугуна такого свойства как ковкость, его широкое производство стало возможным благодаря внедрению технологии доменной печи. Чугунные пушки появились у маньчжуров лишь в 1631 году [9] , а в Китае они были известны со времени династии Мин [10] , которая потеряла власть в 1644 г.

В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел (Каслинское литьё). В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост (в России чугунный мост появился лишь в начале XIX века). Это стало возможным благодаря технологии Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы [11] (Чугунный колесопровод). Помимо промышленного использования чугун продолжал использоваться и в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской печи [12] .

К концу XVIII века Россия занимала первое место по производству чугуна и выдавала 9 908 тыс. пудов чугуна, в то время как Англия — 9 516 тыс. пудов, дальше шли Франция, Швеция, США. [13]

В 1806 году Великобритания выплавляла 250 тыс. тонн чугуна, занимая 1-е место в мире по его производству, а к середине XIX века в Великобритании была сосредоточена половина мирового чугунного производства. Однако в 1890 году 1-е место по производству чугуна заняли США [14] . Технология бессмеровского процесса (1856) и мартеновской печи (1864) впервые позволила получать сталь из чугуна. В XIX веке чугун широко используется для изготовления викторианских каминов [15] , а также декоративных элементов (например, чугунная решетка памятника Александра II, 1890). Благодаря изготовлению малой скульптуры и ажурных изделий из чугуна широкую известность получили Кусинский и Каслинский заводы. Развитие способов формовки для литья сложных художественных отливок на заводе в посёлке Касли привело к созданию способа изготовления стержневых форм, который применяют и в настоящее время, особенно в станкостроении. [16] Также в XIX веке из чугуна изготавливались водопроводные и канализационные 12-дюймовые трубы Лондона [17] . Однако с появлением нарезного оружия (Пушка Армстронга, 1854) сталь вновь начинает вытеснять чугун.

Чугун — сплав железа с углеродом (более 2 % углерода по массе) и другими элементами, который характеризуется наличием эвтектического превращения: нестабильного (цементитной) или стабильного (графитового) [1] .

Слово «чугун» происходит с тюркских языков, [2] в которые оно, вероятно, попало с китайского языка. [3]

Чистое железо имеет ограниченное применение. В технике обычно используют сплавы железа с углеродом, которые разделяют на стали и чугуны. Стали содержат до 2 % углерода, а чугуны — от 2,14 до 4 % углерода и даже больше.

Содержание

[править] История

Древнейшие артефакты, изготовленные из чугуна, были найдены на территории восточной части современного Китая во время археологических раскопок и относятся к 5 в. до н. э. [4] Первое письменное упоминание о чугун случается в китайском летописи «Цзо чжуань» (составлен около 389 до н. э.) в записи, касающейся 513 гг. до Р. Х. В Китае получали чугун с высокофосфористых железных руд, поэтому он содержал до 7 % фосфора и имел низкую температуру плавления. Из него выливали разнообразные изделия. [5] Чугун выплавляли в небольшой печи высотой до 1 м, которая была соединена со специальным дутьевым ящиком, с помощью которого интенсивно подавался воздух (дутье) ​​в печь, что обеспечивало высокие температуры в печи и создавало условия для науглероживание железа, образования чугуна и его плавления (чугун имеет температуру плавления ниже температуры плавления чистого железа). Дутьевые ящики приводились в действие вручную или с помощью водяного колеса.

Чугун был известен и античным европейским металлургам 5—6 веков до н. э. и более позднего времени. Он образовался в горнах вместе с основным продуктом — сталью при отклонениях от сыродутного процесса. Аристотель отмечал, что при большом нагреве в горне может образоваться жидкое железо, которое после застывания отличается от обычного железа. Плиний Старший в «Естественной истории» писал: «Железо при плавлении становится жидким, как вода, и после этого ломается подобно губке». Ломкость железа в данном случае говорит о том, что речь идет именно о чугуне.

Новое знакомство европейских металлургов с чугуном, причем в больших масштабах, произошло уже в Средневековье, в 11 — 12 веках, также при отклонениях от сыродутного процесса, который проводился в то время уже в больших сыродутных печах высотой до 4 — 5 м. Предполагается, что знакомство с чугуном произошло неожиданно для самих металлургов. Жидкий чугун вытекал из печи вместе со шлаком. Чугун не поддается ковке через свою ломкость и первоначально его считали нежелательным отходом производства, образование которого уменьшало выход полезного продукта — стали. Первый европейский чугун выплавляли на территории Священной Римской империи в конце XIV в., почти одновременно в австрийской Штирии и Северной Италии. Только потом из чугуна научились делать отливки и начали использовать его в литья. Еще позже научились повторно переплавлять его с рудой в кричного горные и получать с него ковкое железо. При этом было замечено, что выплавка полупродукта — чугуна — в одном агрегате и дальнейшая его переработка на ковкое железо в другом агрегате имеет большую экономическую эффективность по сравнению с прямым сыродутным процессом получения железа в сыродутных горнах. Расход древесного угля сократился в два раза, выход железа увеличился в полтора раза, возросла производительность производства железа. После этого металлурги начали строить доменные печи, единственным продуктом которых был только жидкий чугун. Все дальнейшее развитие металлургии железа происходил как совершенствование этого двухступенчатого способа производства стали. [6]

С 1500 до 1700 год мировая выплавка чугуна возросла примерно с 60 до 104 тыс. т (в 1,7 раза), а за XVIII век — с 104 до 278 тыс. т (1790), то есть в 2,67 раз. За следующие 80 лет с 1790 по 1870 год выплавка чугуна составила 12 млн т, что в 43 раза больше, чем в 1790 году.

На долю Англии приходилось в 60-х годах XIX в. более 50 % всего выплавляемого чугуна. Но позднее Англию по темпам развития черной металлургии обогнали США и Германия.

[править] Производство чугуна

Основным способом получения чугуна является доменное производство. В относительно незначительном количестве также получают так называемый синтетический чугун в электрических печах из стальных отходов с добавлением карбюризаторов.

Чугун при доменном производстве получают из железорудного сырья (изготовленных из железной руды окатышей или агломерата) в специальных вертикальных печах, которые называются доменными печами, или домнами. Доменные печи — это сложные сооружения из огнеупорного материала с внешней стальной обшивкой. Высота современных доменных печей достигает 30 м, а внутренний диаметр — до 6 м.

Суточная производительность доменной печи, в зависимости от ее полезного объема, может составлять от 2000 т до 10000 т чугуна в сутки. Доменная печь после ее пуска работает непрерывно 5-6 лет, иногда — и до 10 лет. Затем ее ремонтируют и снова пускают в работу. Операции по подготовке шихты, загрузке ее в домну, выпуска чугуна и шлака механизированы. Шихту загружают через верхнюю часть домны (колошников).

Сначала засыпают слой кокса, затем слой смеси руды с коксом и флюсами, затем снова слой кокса и т. д. Кокс служит источником тепла для поддержания нужной температуры в домне и для получения восстановителя — оксида углерода CO, а флюсы (чаще CaCO3) — для преобразования пустой породы (SiO2, глины и т. д.) в легкоплавкие соединения — шлак.

Горения кокса поддерживается вдуванием в нижнюю часть домны (горно) предварительно нагретого до 800—1000° С воздуха. Самая высокая температура (до 1500 ° C и даже больше) достигается в нижней части домны в зоне горения кокса, а самая низкая (до 200° C) — в самой высокой части.

Монооксид углерода как сильный восстановитель, проходя через слои шихты, восстанавливает оксиды железа (железную руду). Причем степень восстановления зависит от температуры. При температуре 200—500° С Fe2O3 восстанавливается до Fe3O4

при 600° C Fe3O4 восстанавливается до FeO:

Выше 700° C FeO восстанавливается до свободного железа, которое образуется в твердом состоянии (так называемое губчатое железо):

При более высоких температурах в процессах восстановления оксидов железа участвует и свободный углерод:

Восстановление железа из руды заканчивается при температуре 1000—1100° C. При этой температуре частично восстанавливаются и другие элементы из соединений, входящих в состав руды как примеси, — марганец, кремний, фосфор и др. К примеру:

Создаваемое губчатое железо частично реагирует с раскаленными углеродом и образует химическое соединение — карбид железа Fe3C:

Это соединение не подлежит правилам обычной валентности. Карбид железа называют цементитом. Цементит в железе образует раствор, который называют чугуном.

Температура плавления чугуна ниже, чем чистого железа, и зависит от содержания углерода. Температура плавления железа 1538° C, а чугун с содержанием углерода 4,3 % плавится при 1130 ° C. Это самая низкая температура плавления чугуна. Доменный чугун содержит обычно 3-4 % углерода и плавится при 1200—1300° С.

В расплавленном чугуне легко растворяются кремний, марганец, фосфор, сера и другие примеси, которые и остаются в чугуне. Расплавленный чугун стекает в самую низкую часть домны (горна), откуда его периодически выпускают. Пустая порода, содержащаяся в железной руде, удаляется в виде шлака. Известняк, который добавляется к шихте как флюс, при 800—1000° С разлагается на оксид кальция и диоксид углерода. Создаваемый CaO как оксид с основными свойствами взаимодействует с диоксидом кремния и амфотерными оксидом алюминия (содержащимся в глине) с образованием относительно легкоплавких силиката кальция и алюмината кальция:

Шлак плавится около 1100° C и стекает в горн. Поскольку шлак легче, чем чугун, он собирается над расплавленным чугуном и защищает его от окисления. Расплавленный шлак, как и чугун, периодически выпускают из домны. Доменный шлак используют для производства строительных материалов.

[править] Доменный газ

Доменный газ, кроме азота, диоксида углерода и других газов, содержит около 30 объемных процентов оксида углерода CO. Его сжигают в кауперах, в которых нагревается воздух, вдуваемый в домну. С целью повышения производительности доменных печей и снижение себестоимости получаемого чугуна на многих металлургических заводах применяют обогащенный кислородом воздух и дешевый природный газ. Замена обычного воздуха обогащенным до 30 объемных процентов кислорода воздухом, а также вдувание в домну природного газа повышает производительность домны на 10 и более процентов и снижает расход кокса до 20 %. Природный газ, состоящий главным образом из метана, сгорает в домне с образованием диоксида углерода и водяного пара. Последний, реагируя с раскаленным коксом, превращаются в монооксид углерода CO и водород:

[править] Виды

Чугуны, которые выплавляют в доменных печах, разделяют на:

  • перерабатывающие, которые используются для производства стали в кислородных конверторах, электропечах, мартеновских печах;
  • литейные, используемые для получения отливок в литейных цехах машиностроительных или литейных заводов. Доля этих чугунов уменьшается и не превышает 10 %.

Широкое применение чугунов в машиностроении объясняется сравнительно небольшой стоимостью и хорошими технологическими свойствами чугунов — высокой жидкотекучесть и незначительной (

1 %) усадкой при кристаллизации и последующего охлаждения, способностью легко обрабатываться резанием, возможностью изменения свойств термообработкой и легированием. Лучшие литейные свойства имеют эвтектические чугуны, поскольку в них меньший температурный интервал кристаллизации.

В зависимости от химического состава и условий кристаллизации карбон в чугунах может кристаллизоваться как в свободном состоянии в виде графита, так и в виде соединения с железом — цементита. В зависимости от состояния углерода в чугунах, их классифицируют на белые и машиностроительные чугуны.

[править] Белый чугун

В белых чугунах весь углерод находится в цементите. Благодаря цементита такие чугуну имеют белый блестящий излом, от цвета которого и происходит их название. Структуру белых чугунов в равновесном состоянии творят две фазы — феррит и цементит. Благодаря твердом цементита, количество которого увеличивается с увеличением содержания углерода, белые чугуны имеют высокую твердость (450—550 НВ), очень хрупкие, практически не подлежат резке лезвийным инструментом. Поэтому в машиностроении белые чугуны имеют ограниченное применение. Их используют только как износостойкий материал для отливки деталей шламовых насосов, гидроциклонов, доменных печей, шаровых мельниц для размола руд. С отливок белого чугуна получают ковки чугуна.

[править] Машиностроительный чугун

Машиностроительные чугуна отливают в таких условиях, обеспечивающих полную или частичную графитизацию — выделение графита. Поэтому свойства этих чугунов определяются не только структурой металлической основы (феррит, перлит), но и формой, размерами, количеством и характером расположения в основе графитовых выделений. Отливки из этих чугунов хорошо обрабатываются резанием и не подлежат обработке давлением.

[править] С пластинчатым графитом

Отливки из чугунов с пластинчатым графитом получают непосредственно заливкой расплавленного металла в литейные формы. Графит при кристаллизации формируется в виде изогнутых лепестков, пластинок. Такой графит называют пластинчатым. Наличие в структуре свободного графита приводит матовый серый цвет излома, от которого происходит другое название этих чугунов — серые чугуны.

Пластинчатый графит нарушает целостность металлической основы, создает на краях лепестков зоны сильной концентрации напряжений, и поэтому серые чугуны характеризуются низкой прочностью на растяжение, изгиб, скручивание и очень низкой пластичностью. Максимальная предел прочности на растяжение этих чугунов не превышает 450 МПа. По ГОСТ 1412-85 марки чугунов с пластинчатым графитом обозначаются буквами СЧ (С — серый, Ч — чугун) и числами, которые соответствуют минимально допустимым значением предела прочности на растяжение σ в в МПа·10 −1 (например СЧ 35).

Их рекомендуется использовать для изделий, подлежащих преимущественно сжатию. И благодаря пластинчатом графита в серых чугунах удачно сочетаются хорошие антифрикционные свойства, износостойкость, способность гасить вибрации и малая чувствительность к концентраторам напряжений. Из них отливают различные детали для машин, маховые колеса, шкивы, плиты, станины и столы станков, корпуса электродвигателей и т. п.

[править] С шаровидным графитом

Чугуна с шаровидным графитом, если сравнить с другими чугунами, имеют наивысшую пластичность, ударную вязкость и одновременно прочность (за что их называют высокопрочными), что в первую очередь обусловлено шарообразной формой графита, которая обеспечивается модификацией. Модификация заключается во введении в расплав малых добавок (0,03-0,06 %) поверхностно активных металлов — магния, церия, кальция, под действием которых графит кристаллизуется в форме шариков, которые минимально ослабляют металлическую основу чугуна.

По ГОСТ 3925-99 условное обозначение марки содержит буквы ВЧ (В — высокопрочный, Ч — чугун), цифровое обозначение минимального допустимого значения предела прочности на растяжение σ в в МПа и через дефис — относительное удлинение δ в процентах. Максимальную прочность имеет чугун марки ВЧ 1000-2.

Из них изготавливают распределительные и коленчатые валы, блок-картеры, головки цилиндров, шатуны, поршни, поршневые кольца в автомобилестроении; суппорты, шпинделя, зубчатые колеса в станкостроении; плиты гидравлических прессов, направляющие и плунжеры литейных машин, напорных труб для воды, нефти, агрессивных жидких и газовых сред.

[править] Ковка чугуна

Ковки чугуна получают путем длительного отжига отливок из белого малоуглеродистого (2,4-2,9 % С) чугуна. Отжиг при высокой температуре вызывает разложение метастабильного цементита с образованием графита компактной формы с лохматыми краями, так называемого графитного отжига. По влиянию на механические свойства чугуна такой графит занимает промежуточное положение между пластинчатым и шаровидным графитом. Структура металлической основы ковкого чугуна — от ферритной к перлитной — зависит от химического состава и режима термической обработки отливок из белого чугуна.

По ГОСТ 1215-79 марки ковкого чугуна обозначают буквами КЧ (К — ковкий, Ч — чугун), после которых указываются минимально допустимые значения предела прочности на растяжение в МПа · 10 −1 и через дефис — относительного удлинения в процентах (например, КЧ 30−6).

Существенным недостатком изделий из ковкого чугуна является высокая стоимость вследствие длительного высокотемпературного отжига и ограничение размеров.

Расшифровка обозначений марок сталей и чугунов.

Чугун – это сплав железа и углерода. Один из самых широко распространенных видов – это серый чугун. Объем углерода в его составе превышает 2,14% и содержится в диапазоне от 2,4 до 4,2%.

Свое название материал получил по цвету излома, имеющего серый цвет.

По сути, это литьевой чугун с вкраплениями пластинчатого графита. Но и, тем не менее, его продолжают называть серым. Кстати, такой же цвет можно увидеть и на изломе ковкого чугуна. Металлурги установили зависимость между объемом свободного углерода, но не от его формы.

В сером чугуне углерод по мере охлаждения приобретает форму хлопьевидных или пластинчатых вкраплений. Разница между чугуном и сталью заключена в объеме углерода. Углерод абсолютно полностью растворяется в стали и не содержится в виде вкраплений, в сером чугуне содержатся вкрапления углерода называемыми графитом.

Разновидности чугунов:

В зависимости от того, какой формы присутствует углерод в сплавах различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

  • Белый чугун Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементит. Белые чугуны имеют большую твердость (НВ 450-550) и , как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его износостойкость, в том числе и при воздействии агрессивных сред. Это свойство учитывают при изготовлении из него поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей на ковкий чугун, поэтому его называют передельным.

  • Серый чугун В сером чугуне углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Серые чугуны маркируются сочетанием букв «С» – серый, «Ч»- чугун и цифрами, которые обозначают временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.
  • Высокопрочный чугун Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, так как структура углерода в нем – шаровидный графит. Это повышает прочность чугуна и позволяет получить сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью.

Обозначение марки включает буквы «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун и цифры, обозначающие временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.

  • Ковкий чугун Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Несмотря на свое название, они никогда не подвергаются ковке. Конфигурация детали из ковкого чугуна определяется формой отливки. Ковкие чугуны маркируют «К» – ковкий, «Ч» – чугун и цифрами.

Первая группа цифр – показывает предел прочности чугуна при растяжении, МПа:

Вторые – относительное удлинение при разрыве в %.

Особенности производства

Сплав железа и углерода, принимающего в структуре металла вид графитовых хлопьев, называется ковким чугуном. Его получают путём длительной термообработки заготовок из белого чугуна. Под действием отжига меняется структура металла, цементит в нём превращается в графит. Этот процесс называется графитизация. После термической обработки сплав меняет механические характеристики – уменьшаются прочность, твёрдость, материал становится пластичным.

Технология отжига включает 5 стадий:

  1. Медленный нагрев заготовки в течение 20–25 часов до температуры 950–1000 ºС.
  2. Первый этап графитизации. Выдержка при температуре 950–1000 ºС на протяжении 15–20 часов.
  3. Медленное охлаждение до температуры 740–720 ºС, время операции 6–12 часов.
  4. Второй этап графитизации – продолжительная выдержка заготовки при температуре 720 ºС или постепенное снижение температуры с 760 до 720 ºС. Длительность этой операции составляет около 30 часов.
  5. Полное охлаждение детали.

Есть четыре способа отжига для придания чугунной отливке требуемых свойств. Различаются они стадией №4 (диапазон температур от 760–720 ºС). Остальные этапы отжига совпадают.

  1. Быстрое охлаждение до температуры ниже критической – 720 ºС и выдержка при этой температуре 30 часов.
  2. Медленное охлаждение на протяжении 30 часов, в критическом интервале температур от 760–720 ºС.
  3. Ступенчатое охлаждение в интервале температур от 760 до 720 ºС.
  4. Технология поочерёдного нагрева выше 760 ºС и охлаждения ниже 720 ºС.

Советскими учёными разработан метод, благодаря которому удалось сократить продолжительность отжига до 10–15 часов. Суть его заключается в закалке деталей в масле перед термообработкой.

Чугуны со специальными свойствами.

В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионностойкие чугуны.

Износостойкие (антифрикционные ) чугуны.

Обозначают сочетанием букв АЧС, АЧК, АЧВ. Буквы С, К, В обозначают вид чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Цифра обозначает номер чугуна.

Для легирования антифрикционных чугунов применяют хром, никель, медь, титан.

Жаростойкие и жаропрочные чугуны.

Обозначают набором заглавных букв русского алфавита и следующими за ними букв. Буква «Ч» – чугун. Буква «Ш», стоящая в конце марки означает шаровидную форму графита. Остальные буквы означают легирующие элементы, а числа, следующие за ними, соответствуют их процентному содержанию в чугуне.

Жаростойкие чугуны применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, работающих в газовых средах при 0 температуре 900-1100 С.

Коррозионностойкие чугуны.

Коррозионностойкие чугуны, обладают высокой стойкостью в газовой, воздушной и щелочных средах. Их применяют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах.

Примеры обозначения и расшифровки:

1. СЧ15 – серый чугун, временное сопротивление при растяжении 150Мпа.

2. КЧ45-7 – ковкий чугун, временное сопротивление при растяжении 450Мпа, относительное удлинение 7%.

3. ВЧ70 – высокопрочный чугун, временное сопротивление при растяжении 700 МПА

4. АЧВ – 2 – антифрикционный высокопрочный чугун, номер 2.

5. ЧН20Д2ХШ – жаропрочный высоколегированный чугун, содержащий никеля 20%, 2% меди, 1% хрома, остальное – железо, углерод, форма графита – шаровидная

6. ЧС17 – коррозионностойкий кремниевый чугун, содержащий 17% кремния, остальное –железо, углерод.

Определение :

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2,14%, а также ряд других элементов.

Классификация:

Для правильного прочтения марки необходимо учитывать ее место в

классификации стали по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления.

– По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

– Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.

– Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

– Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие .

Таблица 1. – Классификация сталей

Стали по химическому составу
УглеродистыеЛегированные
низкоуглеродистые (до 0,25% С),
среднеуглеродистые (0,25-0,6% С

высокоуглеродистые (более 0,6% С)

низколегированную (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5%),
среднелегированную (от 2,5до 10%)

и высоколегированную (свыше 10%).

По назначению
инструментальныеконструкционные
По качеству (содержанию вредных примесей)
Обыкновенного качества содержат до 0,06% S и
0,07% Р
Качественные до 0,035% S и 0,035% РВысококачествен-
ные не более 0,025% S и 0,025% Р
Особо высококачествен-
ные не более 0,015% S и 0,025% Р

Конструкционные стали – стали, предназначенные для изготовления различных деталей, узлов механизмов и конструкций.

Инструментальные стали – стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента.

Специальные стали — это высоколегированные (свыше 10%) стали, обладающие особыми свойствами – коррозионной стойкостью, жаро – стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др

Углеродистые стали

К углеродистым сталям относят стали, не содержащие специально введенные легирующие элементы.

Конструкционные углеродистые стали.

Стали углеродистые обыкновенного качества (сталь с достаточно высоким содержанием вредных примесей S и P) обозначают согласно ГОСТ 380-94.

Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами:

Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры — это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

Перед символом Ст указывают группу гарантированных свойств: А, Б,В. Если указание о группе отсутствует, значит предполагается группа А.

Например, СТ3; БСт4; ВСт2.

Сталь обыкновенного качества выпускается также с повышенным содержание марганца (0,8-1,1% Mn)/ В этом случае после номера марки добавляется буква Г. Например, БСТ3Гпс.

После номера марки стали указывают степень раскисления: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь.

Например, ВСт3пс.

Таблица 2. – Структура обозначения углеродистых сталей.

Группа
стали
ОбозначениеНомер
стали
Степень
раскисления
Категория
АСт01, 2, 3
1, 2, 3, 4кп, пс, сп
5, 6пс, сп
ББСт1, 2, 3, 4кп, пс, сп1, 2
5, 6пс, сп
ВВСт1, 2, 3, 4кп, пс, сп1, 2, 3, 4, 5
5пс, сп

Таблица 3. –Значение букв и цифр, употребляющихся при маркировке сталей обыкновенного качества.

ОбозначениеРасшифровка обозначения
АГруппа сталей, поставляемая с гарантированными механическими свойствами. Обычно при обозначении сталей букву А опускают.
БГруппа сталей, поставляемая с гарантированным химическим составом.
ВГруппа сталей, поставляемая с гарантированными химическими и механическими свойствами.
СтСокращенное обозначение термина «сталь»
0 – 6Условные марки стали.
ГНаличие буквы Г после номера стали означает повышенное содержание марганца.
КпСталь «кипящая», раскисленная только ферромарганцем.
ПсСталь «полуспокойная», раскисленная ферромарганцем и алюминием.
СпСталь «спокойная», то есть полностью раскисленная.

Примеры обозначения и расшифровки:

  1. БСТ2кп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 2, кипящая.
  1. СТ5Гпс – сталь конструкционная обыкновенного качества , группы , поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, содержание марганца до 1%, полуспокойная.
  1. ВСт3сп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и механическими свойствами, номер 3, спокойная.

Виды электродов

Для сваривания чугунных конструкций предназначены электроды из различных материалов:

  • Сталь;
  • Никель;
  • Медно-никелевые;
  • Медно-железные;
  • Ферро-никелевые сплавы.

Стальные используются для старого чугуна, уже подвергавшегося температурному воздействию. Также они подходят для изделий со шлаковыми и металлическими загрязнениями, что имеет место в производственных печах и насосных установках. Только перед сваркой потребуется подготовительная очистка поверхности.


Виды электродов для плавки чугуна

Для графитсодержащего чугуна необходимы биметаллические электроды, а для ковкого (КЧ) – ферро-никелевые.

Различаются электроды по чугуну видом стержня. Это может быть проволока: стальная медная или из сплава металлов. Второй вариант – чугунный пруток.

Изделия предназначены для промышленного и бытового использования. Их производство, состав, свойства и маркировку устанавливает ГОСТ 7293-85.

Обозначение углеродистых качественных конструкционных сталей

Качественная конструкционная сталь – сталь с заметно меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей. Обозначается согласно ГОСТ 1050-88.

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

Примеры обозначения и расшифровки

  1. Сталь 05кп –сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,05%, кипящая.
  1. Сталь 25 – сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная содержащая углерода 0,25%, спокойная.
  2. Сталь 60Г – сталь конструкционная среднеуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,6%, арганца 1%, спокойная.

Автоматные стали

Обозначение автоматных сталей

По ГОСТ 1414-75 эти стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г.

Из стали А12 готовят неответственные детали, из стали других марок — более ответственные детали, работающие при значительных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

Примеры обозначения и расшифровка

АС12ХН – сталь автоматная легированная, низкоуглеродистая, содержащая 0,12 % углерода, 1% хрома и никеля.

Котельные стали.

Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок,

камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450″С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%.

Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска.

Инструментальные углеродистые стали.

Обозначение инструментальных углеродистых сталей

Инструментальный углеродистые стали, маркируют в соответствии с ГОСТ1435-90.

Инструментальные углеродистые стали выпускают следующих марок:

У7.У8ГА.У8Г, У9, У 10, У 11, У 12 и У 13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца. Марка инструментальной углеродистой стали высокого качества имеет букву А.

Примеры обозначения и расшифровки

  1. У12 – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 1,2% углерода, качественная.
  1. У8ГА – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,8% углерода, 1% марганца, высококачественная.
  1. 3. У9А – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,9% углерода, высококачественная.

Легированные стали.

Легированной называют сталь со специально введенным одним или более легирующим элементом.

Обозначение легированных сталей

Легированные стали маркируются комбинацией цифр и заглавных букв алфавита. В обозначении нет слова «сталь» или символа «Ст». Например, 40Х, 38ХМ10А, 20Х13. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Следующие буквы являются сокращенным обозначением элемента. Цифры, стоящие после букв, обозначают содержание этого элемента в целых процентах. Если за буквой не стоит цифра, значит содержание этого элемента до 1%.

Таблица 4. – Обозначение элементов марка.

Ю-АI АлюминийC-Si КремнийA-N Азот
Р-В БорГ- Mn МарганецД –Cu Медь
Ф-V ВанадийМ-Мо МолибденЕ-Se Селен
В-W ВольфрамН-Ni НикельЦ-Zr Цирконий
Ж-Fe ЖелезоT-Ti ТитанБ-Nb Ниобий
К- Co КобальтТа – ТанталХ- хром

Для изготовления измерительных инструментов применяют X, ХВГ.

Стали для штампов: 9Х, Х12М, 3Х2Н8Ф.

Стали для ударного инструмента: 4ХС, 5ХВ2С.

Обозначение быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали являются высоколегированными. Это стали для оснащения рабочей части резцов, фрез, сверл и т.д.

Маркировка быстрорежущих сталей всегда начинается с буквы Р и числа, показывающего содержание вольфрама в процентах. Наиболее распространенными марками являются Р9, Р18, Р12.

Основные черты

  • Имеет температуру плавления 1200 градусов по Цельсию, что на 300 единиц отличается от стали.
  • Из-за отсутствия прочной связи углерода и железа в составе такой материал не используется для изготовления различных деталей, так как не выдерживает большую нагрузку.
  • Металл относится к изделиям черной металлургии.
  • На свойства очень сильно влияют различные примеси в составе – это марганец, фосфор, сера, кремний, титан, хром, алюминий, никель, медь.

Историческая справка

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

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

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

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

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

Области применения

Областей применения чугуна много. Такое положение образовалось благодаря различным видам и классификациям данного металла. Это:

  1. Тяжела промышленность (изготовление деталей и различных предметов в металлургии и станкостроении).
  2. Машиностроение (обычно применяется серый чугун, так как имеет полезные свойства – противостояние колебаниям и вибрациям).
  3. Автомобильная промышленность (используется как металл в чистом виде, так и в смеси с графитом для изготовления цилиндров, коленчатых валов и иных элементов).
  4. Тормозные колодки, используемые в различных сферах жизнедеятельности (мукомольной промышленности, бумагоделательной).
  5. Для производства домашней, бытовой утвари – казанов, сковородок, горшков и иной посуды (не вызывает аллергических реакций, отлично сохраняет тепло и не окисляется).
  6. В искусстве (это выкованные и литые ограждения, ворота, памятники и предметы декора).
  7. В нефтяной промышленности (трубы и иные изделия из чугуна в данной отрасли отличаются долговечностью и отличными эксплуатационными свойствами).
  8. Для изготовления ванн, моек (срок эксплуатации более 50-60 лет).

Выпуск чугуна осуществляется исключительно на основании специальных технических указаний, где прописаны свойства, марки и характеристики.

Сегодня почти нет ни одной сферы жизни человека, где бы не применялся чугун. Этот материал известен человечеству уже достаточно давно и превосходно зарекомендовал себя с практической точки зрения. Чугунное литье – основа великого множества деталей, узлов и механизмов, а в некоторых случаях даже самодостаточное изделие, способное выполнять возложенные на него функции. Поэтому в данной статье мы уделим самое пристальное внимание данному железосодержащему соединению. Также выясним, какие бывают виды чугуна, их физические и химические особенности.

Читать также: Паяльник для пайки микросхем своими руками

Прочие показатели

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

  • Обычная прочность: σв до 20 кг/мм 2 .
  • Повышенная прочность: σв = 20 — 38 кг/мм 2 .
  • Высокая прочность: σв = 40 кг/мм 2 и выше.

По пластичности чугуны разделяются на:

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

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

Разница между сталью и чугуном | Сравните разницу между похожими терминами — Наука

В ключевое отличие между сталью и чугуном заключается в том, что Сталь пластичная и ковкая, тогда как чугун твердый и обладает высокой прочностью на сжатие.

Сталь и чугун — это сплавы или чугун, в которых основным легирующим элементом является углерод. Эти сплавы полезны во многих приложениях из-за их улучшенных желаемых свойств. Одним из повышенных свойств стали и чугуна является то, что они тверже железа. Потому что присутствие углерода вызывает высокую твердость. Кроме того, эти сплавы подвергаются термообработке для придания желаемых свойств. В сплавах железо-углерод углерод может существовать в форме карбида железа и графита. Следовательно, эти формы и различное процентное содержание углерода изменяют свойства сплава.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое сталь
3. Что такое чугун
4. Параллельное сравнение — сталь и чугун в табличной форме
5. Резюме

Что такое сталь?

В стали основным легирующим элементом является углерод, а другими элементами являются марганец, кремний и медь. Фактически сталь содержит до 2% углерода, до 1,65% марганца, до 0,6% кремния и до 0,6% меди по весу.

Мы можем классифицировать сталь следующим образом в зависимости от процентного содержания углерода в стали;

  • низкоуглеродистая сталь
  • Среднеуглеродистая сталь
  • Высокая углеродистая сталь
  • Инструментальная сталь

В стали углерод присутствует в виде карбида железа. Сталь тверже железа, но из-за пластичности стали она может принимать разные формы под действием силы. Кроме того, сталь плавится при температуре 1325 ° С.оC и 1530оС.

Что такое чугун?

Чугун — это сплав железа, который содержит 2-4% углерода по весу. В этом сплаве присутствует более высокая концентрация кремния (1-3% по весу) и большая концентрация примесей. В результате мы можем назвать сплавы чугуна сплавами Fe-C-Si.

Кроме того, мы можем легко отливать этот сплав в желаемые формы из-за их более высокой текучести, но он не может так работать из-за хрупкости. В этом сплаве углерод присутствует в форме графита или карбида железа, либо того и другого. Мы можем определить форму углерода, которую он приобретает, по скорости охлаждения во время затвердевания, влиянию других легирующих элементов и термообработке.


Температура плавления чугуна находится в пределах 1130-1250 ° С.оC. Кроме того, мы можем разделить этот сплав на следующие группы в зависимости от их состава и структуры:

  • Белый чугун
  • Серый чугун
  • Ковкий чугун
  • Чугун с шаровидным графитом
  • Чугун высоколегированный

В чем разница между сталью и чугуном?

И сталь, и чугун — две формы сплавов железа. Чугун дешевле большинства сталей. Кроме того, температура плавления чугуна ниже по сравнению со сталью, но он имеет высокую прочность на сжатие, высокую твердость и высокую износостойкость. Следовательно, ключевое различие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь пластичная и ковкая, тогда как чугун твердый и имеет высокую прочность на сжатие.

В качестве еще одного важного различия между сталью и чугуном мы можем сказать, что углерод в стали находится в форме карбида железа, тогда как углерод в чугуне находится в форме графита или карбида железа или того и другого. Кроме того, чугун обладает отличной текучестью, которой нет у стали.

Более подробная информация о различиях между сталью и чугуном представлена ​​в инфографике ниже.

Резюме — Сталь против чугуна

И сталь, и чугун — это две формы сплавов железа. Однако между двумя формами есть несколько различий. Прежде всего, ключевое различие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь пластичная и ковкая, тогда как чугун твердый и имеет высокую прочность на сжатие.

Железоуглеродистый сплав чугун — презентация онлайн

1. Чугун

Презентация Федькина Ильи студента группы 9П-11
Чугун – это железоуглеродистый сплав с
содержанием углерода >2,14 % и примесями в
десятых долях процентов.
Кроме того, в чугуне содержатся примеси в
десятых долях : кремний, марганец, сера, фосфор
и др.
С целью улучшения свойств в чугуны могут
вводиться легирующие элементы, такие как
хром, никель, медь и др.

3. История

Технологию литья чугуна освоили в Китае, откуда этот термин (через татаро-монгольское
посредничество) попал в Россию. В X веке в Китае появляются чугунные монеты, однако в
широком применении вплоть до XIX веке оставались бронзовые монеты. В XI веке был
возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо. XIV веком датируют находки чугунных котлов
Золотой Орды (Тульская область), однако на территории Монголии (Каракорум) монголы
умели изготовлять чугунные котлы еще в XIII веке.
В 1339 году (в годы Столетней войны) при обороне французского города Каморе уже
использовались чугунные пушки наряду с бронзовыми. В 1403 году в Китае (Пекин) был
отлит чугунный колокол. C 1411 года англичане начинают вооружать чугунными пушками
свои корабли]. В том же XV веке во Фландрии начинают лить чугунные ядра, которые
вытесняют каменные. В XVI веке в России (при Иване Грозном) из чугуна начали
изготавливаться пушки. Ввиду отсутствия у чугуна такого свойства как ковкость, его
широкое производство стало возможным благодаря внедрению технологии доменной печи.
Чугунные пушки появились у маньчжуров лишь в 1631 году, но в Китае они были известны
со времени династии Мин].
В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию
чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел (Каслинское
литьё). В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост (в России чугунный мост
появился лишь в начале XIX века). Это стало возможным благодаря технологии
Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы[11] (Чугунный
колесопровод). Помимо промышленного использования продолжал чугун использоваться и
в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской
печи].

4. Химические свойства

Степень противодействия окислению обусловлена строением чугуна и
окружающей средой (химический состав, температура и ее протекание).
Входящие в состав чугуна элементы имеют электродный потенциал. По
уменьшению этой величины их можно расположить в такой
последовательности: графит (карбидное железо), двойная или тройная
фосфидная эвтектика – оксифер.
Напряжение между графитом и оксифером (ферритом) равняется 0,56 вольтам.
Степень противодействия коррозии понижается при соответствующем
повышении уровня дисперсности входящих в состав компонентов. Тем не менее,
слишком большое понижение уровня дисперсности карбидного железа
понижает степень противодействия окислению. Легирующие компоненты
воздействуют на способность чугуна противодействовать окислению вместе с их
влиянием на структурный состав. Чрезмерное противодействие окислительным
процессам отмечается у чугунных отливок со сберегшейся коркой после литья.

5. Физические свойства

Удельная масса чугуна в момент его плавления равняется 7 ± 0,1
г/см3. При добавлении различных простых примесей она
снижается. На указанный в таблице 3 коэффициент теплового
расширения влияет строение чугуна.
Сильный невозвратимый прирост объема происходит в случае
изменения температуры, при которой в физической системе
происходит равновесный фазовый переход. Показатель может
достичь 30 %, но зачастую он не превышает 3 % при разогреве
до 500 оС. Приросту объема способствуют компоненты,
образующие графиты, а мешают – компоненты, образующие
карбиды, а также покрытие чугуна методом эмалирования,
металлизирования и гальванизации.

6. Виды чугуна

Серый чугун
Белый чугун
Высокопрочный
чугун
Ковкий чугун
Половинчатый
чугун

7. Серый чугун

это сплав железа,
кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода,
содержащий также постоянные
примеси Mn, P, S. В структуре таких
чугунов большая часть или весь
углерод находится в виде графита
пластинчатой формы. Излом такого
чугуна из-за наличия графита имеет
серый цвет.
Применяется серый чугун для
изготовления слабонагруженных
деталей, работающих в легких
условиях. Например, корпуса
редукторов, насосов,
электродвигателей, различные
крышки, отопительные батареи и т.п.

8. Белый чугун

— это чугун, у которого
углерод химически соединен с железом.
Углерод в белом чугуне находится в
виде цементита Fe3C — связанное
состояние. Цементит придает излому
чугуна блеск, а графит — серый цвет.
Поэтому чугун, в котором весь углерод
находится в связанном состоянии,
получил название белого чугуна.
Сравнительно мягкий и поддающийся
механической обработке. Мягкость
придает свободный углерод.

9. Ковкий чугун

получают длительным
отжигом белого чугуна, в результате
которого образуется графит
хлопьевидной формы. Металлическая
основа такого чугуна: феррит и реже
перлит. Ковкий чугун получил свое
название из-за повышенной
пластичности и вязкости (хотя
обработке давлением не подвергается).
Ковкий чугун обладает повышенной
прочностью при растяжении и высоким
сопротивлением удару. Из ковкого
чугуна изготовляют детали сложной
формы: картеры заднего моста
автомобилей, тормозные колодки,
тройники, угольники и т. д.

10. Высокопрочный чугун, Половинчатый чугун

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный
графит, который образуется в процессе кристаллизации.
Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так
сильно как пластинчатый, и не является концентратором
напряжений.
В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %)
содержится в виде цементита. Структурные составляющие
такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

11. Область применения чугуна

Чугун широко используется при производстве изделий
различного назначения. Главные качества чугуна – дешевизна,
хорошие литейные качества, прочность и твёрдость.
Чугун используется там, где необходимо получить детали
сложной формы и достаточной прочности. Например – станины
станков, корпусные детали или художественные чугунные
ограды.
Всем хорошо известны художественные украшения набережных
Санкт-Петербурга, выполненные из чугунного литья. Не менее
красиво оформлены ажурные литые ворота Зимнего дворца, а
также другие памятники.
В автомобильной промышленности из чугуна получают блоки
цилиндров двигателей внутреннего сгорания (на современном
производстве используют чугун с вермикулярным графитом), а
также коленчатые валы дизельных двигателей.
Чугун широко используется в сантехническом оборудовании –
из чугуна делают ванные, раковины и кухонные мойки, а также
отопительные радиаторы, трубы и фитинги.
Например, ванные из чугуна очень ценятся знатоками за их
надёжность, прочность и неприхотливость в эксплуатации.
Такие ванные могут служить десятилетиями, сохраняя
первоначальный вид без изменений
Спасибо за внимание!

Чугун графитизированный — Энциклопедия по машиностроению XXL

Сплавы, применяемые для коленчатых валов, можно разделить на содержащие в своей структуре графит (чугуны, графитизирован-ная сталь) и не содержащие графит (углеродистая и легированная стали). Сплавы первой группы более износостойки. Поточность производственного процесса легче осуществить при изготовлении чугунных валов. Если за единицу принять стоимость вала, изготовленного из высококачественного чугуна с пластинчатым графитом без термообработки, то стоимость вала из перлитного ковкого чугуна будет 2,5. .. 3 из чугуна с шаровидным графитом без термообработки — 1,25, с термообработкой — 1,5 из углеродистой стали — 2,5 из легированной стали — 2,5 из графитизированной стали — 3. .. 3.3.  [c.324]
Росту подвержены все сплавы, содержащие графит, но при росте серых чугунов с разветвленным пластинчатым графитом наблюдается значительное внутреннее окисление, что дополнительно ухудшает механические свойства удобны материалы с компактной формой графита (магниевые и ковкие чугуны, графитизированные стали). В данной работе исследованы графитизированные стали лабораторных и промышленных плавок (см. таблицу).  [c.220]

Различают два основных вида ковкого чугуна графитизированный и обезуглероженный, различные по способу получения, структуре и свойствам.  [c.243]

Отожженная графитизированная сталь превосходит по прочности высокопрочный чугун н обычную конструкционную углеродистую сталь (в нормализованном состоянии), уступая последней по пластичности  [c.505]

Антифрикционный графитизированный чугун применяют для изготовления нагруженных деталей узлов трения (подшипников, шарнирных соединений, втулок). Марки антифрикционного чугуна, структура и допустимые режимы работы приведены в табл. 1.5 [12].  [c.20]

Чугун, как известно, — это сплав железа с углеродом при содержании углерода 2,14 % и более. В белом чугуне углерод входит в состав цементита химического соединения железа с углеродом. Такой чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, и его применяют сравнительно редко. В чугуне других видов путем графитизации углерод частично или полностью переводят в свободное состояние — графит. Применяют также отбеленный чугун белый снаружи и графитизированный во внутренней части изделия.  [c.434]

Кроме чугунов, тормозные барабаны в автомобилестроении изготовляются также из графитизированной стали с высоки.м содержанием углерода, часть которого находится в виде округлых или вытянутых включений графита. Эта сталь имеет состав в % С — 1,4—1,6 81 — 0,9—1,1 Си — 1,5—2 Мо — 0,1—0,2 Мп — 0,7-0,9 Сг — 0,4—0,5 8 [c.573]

Рис. 9. Зависимость предела выносливости графитизированной стали и ков-кого чугуна от числа циклов нагружения / 5 —номера сплавов
Механические свойства графитизированной стали с 1,5% С, стали 50 и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом i6J  [c.382]

Предел выносливости графитизированной стали значительно выше, чем у ковкого чугуна. На рис. 9 представлена зависимост ь этого параметра сплавов от числа циклов нагружения. Состав, механические свойства и режимы термообработки этих сплавов указаны в табл. 34.  [c.382]


Химический состав, механические свойства и режимы термообработки графитизированной стали и ковкого чугуна (к рис. 9)  [c.382]

Чугун ковкий ферритный графитизированный 4 — 70  [c.343]

Отливки графитизированного ковкого чугуна имеют по всей толщине сечения однородную структуру, что позволяет доводить толщину стенок до 75 мм и выше, а также одинаковую по всему сечению твёрдость.  [c.69]

Структура графитизированного чугуна может быть ферритной (черносердечной) и перлитной.  [c.69]

Кремний. Сумма С51 при обезуглероживании также не имеет того значения, как в производстве графитизированного ковкого чугуна. Кремний как сильный графитизатор держится на минимальных пределах, так как обезуглероживанию легче подвергаются карбиды, чем углерод отжига. Оставшийся углерод отжига ухудшает свойства металла.  [c.76]

Угол загиба по английскому стандарту на обезуглероженный ковкий чугун установлен в 45° (для бруска размерами 203 X 25,4 X Х9,5 им) против 90° для графитизированного ковкого чугуна.  [c.78]

При отжиге белого чугуна на ковкий графит выделяется в виде более компактных включений, в результате чего металл приобретает определенные пластические свойства (откуда и название этого вида чугуна). Как и серый чугун, ковкий чугун может быть полностью и неполностью графитизированным и подразделяется соответственно на ферритный, феррито-перлитный и перлитный. Ледебуритного или вторичного цементита в ковком чугуне не должно быть (за исключением отдельных изолированных, так называемых остаточных карбидов). Половинчатый ковкий чугун промышленного применения не нашел [1].  [c.9]

Таким образом, значительно графитизированный чугун условно подразделяют на серый (СЧ), ковкий (КЧ) и высокопрочный (ВЧ), хотя в ряде случаев провести между ними границу очень трудно.  [c.9]

Чугун сильно графитизированный, высококремнистые сплавы на железной основе, чугун марок СЧ в электролите, фосфорная кислота + серная кислота, олово и свинец в электролите ХФС  [c.548]

Производство поршневых колец. Такие кольца работают при температурах до 250-450 °С, в условиях граничного трения, при высоких напряжениях. Для увеличения срока службы литых поршневых колец, а следовательно, и самих двигателей применяют различные технологические приемы пористое хромирование, легирование чугуна, азотирование, изготовление колец из чугуна со сфероидальным графитом и из литой графитизированной стали. Установлено, что структура металла кольца должна представлять собой мелкопластинчатый или сорбитообразный перлит допускается феррит в виде отдельных зерен в количестве не более 5 % поля зрения на шлифе, а структурно-свободный цементит не допускается. Именно такая структура обеспечивает поршневым кольцам высокие механические свойства (необходимые для сохранения формы кольца при надевании его на поршень), достаточную упругость, высокие антифрикционные свойства и сопротивление износу при работе в паре со стенкой цилиндра. Производство литых колец из чугуна с последуюш,ей механической обработкой требует более десяти машинных операций, во время которых до 90% металла теряется в стружку.  [c.21]

Основная цель настоящей монографии — анализ влияния некоторых фазовых превращений на структурную и размерную нестабильность металлических материалов. Из всего многообразия фазовых превращений, анализ которых приведен в отдельной главе, избраны полиморфные превращения, процессы растворения и выделения избыточных фаз, а также процессы, связанные с изменением агрегатного состояния фаз. Этот выбор обусловлен как последствиями, вызываемыми указанными фазовыми превращениями, так и прикладными задачами. Рост графитизированных стали и чугуна, сверх пластичность железных сплавов в момент полиморфных превращений, развитие пористости в жаропрочных сплавах — явления, из-за которых нередко ограничивается область применения технически важных материалов.  [c.4]

Роль процессов растворения и выделения избыточных фаз особенно сильно проявляется при термоциклировании графитизированных сплавов железа. Связанное с ними остаточное увеличение объема чугуна и стали может достигать  [c.81]


РОСТ ЧУГУНА И ГРАФИТИЗИРОВАННОЙ СТАЛИ  [c.130]

Одним из распространенных в технике примеров размерной нестабильности, обусловленной развитием фазовых превращений, является рост графитизированных сплавов железа. Периодические нагревы и охлаждения настолько изменяют размеры чугунных отливок, что дальнейшее использование их может оказаться невозможным. Сотни теплосмен, например, могут увеличить объем отливок в два-три раза, и чугун становится таким рыхлым, что режется ножом [303]. Но и в тех случаях, когда увеличение объема невелико, а свойства ухудшаются незначительно, изменение размеров чугунных отливок может вызвать появление напряжений и разрушение сопряженных с ними деталей. Опасность роста возрастает, если на чисто термическое воздействие накладывается влияние агрессивных сред, механических нагрузок и др. В качестве примера приведем иллюстрации роста чугунных отливок до и после термоциклирования (рис. 46 и 47) [314, 345].  [c.130]

Рассматриваемый растворно-осадительный механизм роста графитизированных сплавов можно иллюстрировать схемой, приведенной на рис. 56. В соответствии с этой схемой при нагревании выше образцов, содержащих в исходном состоянии графит (рис. 56, а), происходит полиморфное превращение железа, благодаря которому растворимость углерода увеличивается. Растворение графита сопровождается образованием пор. На высокотемпературной стадии цикла в стали можно растворить практически весь графит и получить пористый аустенит. В чугунах графит растворяется не полностью (рис. 56, б). При последующем охлаждении графит выделяется вновь из пересыщенного раствора или в результате распада образовавшегося цементита. Графит покрывает поверхность пор и в дальнейшем растет и в порах и в матрице, особенно в направлении границ и субграниц. Если содержание связанного углерода до и после цикла остается одинаковым, объем стали и чугуна возрастает на величину незаполненных графитом  [c.147]

Ковким чугуном является белый чугун, графитизирован-ный термической обработкой (отжигом, томлением). Для получения ковкого чугуна необходимо белый чугун нагреть до 950—1000°С и затем после длительной выдержки охладить с малой скоростью до обычной температуры. Структура ковкого чугуна характеризуется графитом в виде хлопьевидных включений. Такая форма включений графита (по сравнению в чешуйчатыми включениями, характерными для серого чугуна) в меньшей степени снижает механические свойства ковкого чугуна. Поэтому механические свойства его выше. Ковкий чугун обладает большей прочностью и повышенной пластичностью (хотя и не поддается ковке). В зависимости от степени графитизации ковкий чугун может быть ферритным или перлитным, а также фер-рито-перлитяым. Разная степень графитизации достигается изменением условий отжига. На рис, 6.4. приведен график ступенчатого отжига ковкого чугуна.  [c.78]

В качестве износостойкого сплава используют также графити-зированную сталь. Такая сталь имеет в своем составе повышенное содержание углерода (1,3-1,7%) и кремния (0,75-1,25%). Благодаря этому часть углерода в стали выделяется в виде фафита. В отличие от чугуна графитизированная сталь обладает способностью пластически деформироваться, в закаленном состоянии она имеет высокую прочность (а 800 МПа), твердость и износостойкость. Графитизированную сталь применяют при изготовлении штампов, калибров, валов и т.п.  [c.18]

Из табл. П 1 следует, что новая стальная труба, вмонтированная Б затронутый ранее коррозией стальной трубопровод, будет подвергаться ускоренной коррозии. Чугунная графитизирован-ная труба в контакте со стальными трубами будет играть роль более благородного металла почти не растворяясь, но обеспечи- вая на своей поверхности восстановление растворенного кислорода, она будет способствовать усилению коррозии стали.  [c.25]

Рабочие части вытяжных штампов (пуансоны, матрицы, прижимные кольца) подвергаются значительным нагружениям, поэтому к материалу их предъявляются требования повышенной твердости и износостойкости при наличии достаточной вязкости и ан-тифрикционности. Для изготовления пуансонов и матриц рекомендуются простые и легированные чугуны, графитизированные стали. твердые бронзы (табл. 18).  [c.103]

От материала инструмента, применяемого при электроэрозион-ной обработке, зависит его износ, допускаемый электрический режим, а следовательно, и производительность процесса. Наиболее употребительными являются электроды из красной меди, алюминия и его сплавов, серого чугуна, из графитизированного материала ЭЭГ и твердого сплава. Электроды из меди позволяют вести обработку на максимальных режимах при частоте 400 имп/с допускается рабочий ток до 300 А, для электродов из алюминия — 180 А, а для  [c.158]

Под модифицированием понимается обработка чугуна в жидком состоянии, в результате которой образуется более графитизированная структура при равном содержании графитизи-рующих элементов. С этим явлением, а также с изменением формы и распределения графитовых включений, связано улучшение некоторых свойств модифицированных чугунов.  [c.1]

Нередко пользуются смешанными процессами отжига, применяя графитнзацию при получении обезуглероженного ковкого чугуна или обезуглероживание при получении графитизированного ковкого чугуна.  [c.69]

Скорость резания без охлаждения при подаче 0,43 мм и глубине резания 0,20 мм инструментом, изготовленным из сплава видиа, составляет для графитизированного ковкого чугуна 60—77 м/мин и для обезуглероженного ковкого чугуна 19—30 м1мин в зависимости от степени обезуглероженности.  [c.78]

Графитизированная сталь (класс VI. № 5). Графитизированная сталь с содержанием около 1,5своим механическим свойствам является продуктом, промежуточным между ковким чугуном и сталью, и должна быть отнесена к классу перлитного ковкого чугуна. Примерный химический состав графи-тизированной стали С 1,9% 51 0,4% Мп 0,03°/о Р 0,03о, 5.  [c.84]


По прочности графитизированная сталь не уступает конструкционной. Благодаря содержанию в ней углерода отжига она имеет обрабатываемость, одинаковую с перлитным ковким чугуном. Из графитиэированной стали из-готовля отся волочильные матрицы, чеканочные штампы, инструмент, обоймы шарикоподшипников и т. д. Штамповки получаются без рисок, задиров и царапин. Стойкость штампов в 10 раз больше, чем стальных марки У-10.  [c.84]

По степени графитизации чугун подразделяют на белый (практически не графитизированный), отбеленный или половинчатый (частично графити-зированный) и серый (в значительной степени или полностью графитизированный). Ковким называют чугун, полученный из белого путем его графитизации в твердом состоянии при термической обработке.  [c.8]

В неполностью графитизированном сером чугуне эвтектоидное превращение протекает не в стабильной (графитной), а в метастабильной (цементитной системе) и аустенит превращается не в феррито-графитиый эвтектоид, а в феррито-цементит-ную смесь — перлит. При этом наличие перлитного цементита и даже небольшого  [c.8]

С малой температурной зависимостью растворимости углерода в ОЦК-железе связана и повышенная ростоустойчивость графитизированных железных сплавов. Ферритизи-роваиные чугуны при термоциклировании в условиях, при которых верхняя температура цикла не превышает критическую, обладают высокой стабильностью объема [25, 45]. Аналогичные данные получены и на графитизированных сталях [251. Чугали и силали, в которых благодаря легированию алюминием и кремнием сохраняется ферритное состояние металлической основы чугуна при нагревах до 900—1000° С, при термоциклировании не испытывают необратимого увеличения объема. Присутствие метастабиль-ного цементита снижает ростоустойчивость чугуна и стали, ибо происходящая при термоциклировании графитизация цементита сопряжена с увеличением объема.  [c.85]

В сравнении с рассмотренным выше растворно-осадительным механизмом безокислительный рост объема чугуна и стали при термоциклировании через критический интервал усложнен полиморфными превращениями железа и графитизацией цементита. Согласно данным работы [61], влияние полимофных превращений сводится главным образом к увеличению количества углерода, переходящего при термоциклах из графитной фазы в твердый раствор и обратно. Благодаря этому рост графитизированных сплавов при термоциклировании по режимам, включающим а 7-переходы, больше, чем рост при теплссменах в аустенитной области. Больше того, рост объема увеличивается, если при термоциклах графит выделяется не непосредственно из аустенита, а в результате графитизации предварительно образовавшегося цементита [25].  [c.135]

Экспериментальные данные о влиянии химического состава на рост чугуна и графитизированной стали позволяют заключить, что эффект примесей сводится главным образом к изменению количества растворяющегося и выделяюще-  [c.144]

С развитием процессов растворения и выделения графита при термоциклировании железоуглеродистых сплавов связан и эффект других примесей [25. Сера, например, препятствует графитизации, и введение ее в графитизиро-ванную сталь задерживает рост объема. Повышение росто-устойчивости чугуна достигается присадкой небольших количеств олова, являющегося стабилизатором перлита. Примеси, способствующие разрастанию графита вдоль границ и субграниц твердого раствора, снижают сопротивление чугуна росту. В графитизированных сталях снижение содержания углерода повышает ростоустойчивость, несмотря на повышенную концентрацию графитизирующих элементов. При низком содержании углерода эффект меди обусловлен графитизирующим влиянием, а при высоком — медь препятствует росту, поскольку обволакивает графитные включения и задерживает переход углерода из графита в твердый раствор и обратно.  [c.146]

Термоциклирование сложных по конфигурации образцов графитизированной стали в вакууме приводило к равномерному увеличению всех размеров. Увеличение объема стали на 35% не сопровождалось искажением формы образцов — кубов, колец, пластин. Поверхности термоци-клированных образцов оставались гладкими, без трещин. С накоплением пористости механические свойства стали и чугуна ухудшались снижалась пластичность, прочность, твердость. Зависимость предела прочности от пористости описывается предложенным Б. Я. Пинесом соотношением [192], в котором значение коэффициента ослабления в  [c.149]

Баранов А. А. и др. Рост чугуна и графитизированной стали при термоциклировании. Техн1ка , К-. 1967.  [c.218]

Графит встречается в структуре чугуна и графитизированнай стали, выявляется в их структуре без травления (см. фиг. 72, и) и может иметь форму пластинок, хлопьев или шаровидных выделений черного цвета. Исследования показывают, что графит может содержать некоторое количество железа и других элементов в твердом растворе.  [c.120]

Углеродистая сталь уступает чугунам с шаровидным графитом при почти одинаковых достижимых механических свойствах стали и чугуна плавка и разливка последнего проще в чугунах образуется меньше трещин, износостойкость коленчатых валов, изготовленных из них без термообработки, не ниже, чем валов из углеродистой стали, шейки которых закалены с нагревом ТВЧ. В валах из литой легированной стали вероятность образования флокенов меньше, чем в валах из кованой стали того же состава. Дендриты, расположенные перпендикулярно поверхности шейки вала, делают литые валы более износостойкими, чем кованые. Графитизированная сталь, в структуре которой имеются включения графита, по свойствам близка к чугуну с шаровидным графитом, обладая, однако, более высокими механическими свойствами. Из модифицированных чу-гунов с пластинчатым графитом, имеющих меньший модуль упругости, можно изготовлять коленчатые валы, менее чувствительные к нарушению правильности осевой линии, чем стальные валы. Этим чугунам свойственны высокие динамические характеристики материала.  [c.324]


Чугунный сплав

Термин «чугун» описывает большое семейство ферросплавов. Содержит 2-4% углерода, наряду с кремнием, марганцем. Чугуны производятся в определенных формах для обработки механической обработкой, термообработкой или сборкой. Иногда для удовлетворения определенных требований он может быть кованым или прокатным. Чугун получают путем плавления чугуна и последующего соединения его со сталью или железным ломом.

В норме чугун содержит кремния до 3%. Однако при изготовлении специальных композиций, например:
  • Силал: кремний до 6%
  • Duriron: кремний до 12%

Вы можете приобрести чугун различных товарных марок, таких как серый чугун, отбеленный чугун, пятнистый чугун, белый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом и аустенитный чугун.

Чугун получают путем плавки чугуна. Часто эта плавка производится вместе со стальным и железным ломом. Он также включает в себя ряд шагов, которые приводят к удалению нежелательных элементов (фосфор и сера).

  • Основной целью этой обработки является снижение содержания углерода и кремния до желаемого уровня. Затем происходит добавление в расплав других элементов.
  • Небольшая доменная печь, известная как вагранка, используется для плавки чугуна.
  • После завершения плавки расплавленный чугун удаляют из шахты доменной печи.
  • Окончательная форма изготавливается методом литья.

Типы чугуна При затвердевании большая 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.

  • Белый чугун: Белый чугун с трудом поддается механической обработке, поскольку он прочен и хрупок.
  • Серый чугун: благодаря наличию микроструктуры графита в преобразованной аустенитной и цементитной матрице серый чугун более мягкий.
  • Чугун с шаровидным графитом: химический состав чугуна аналогичен составу серого чугуна, но с содержанием магния 0,05 мас.%.
  • Ковкий чугун
  • : один из самых популярных сплавов, используемых в литье. Он имеет широкое применение, включая автомобильные компоненты, промышленное оборудование, производство электроэнергии ветряными турбинами, клапаны, оборудование для кондиционирования воздуха, оборудование для газонов и сада, а также сельскохозяйственную продукцию.
  • Чугун с шаровидным графитом: Чугун с шаровидным графитом известен своей превосходной ударной вязкостью и имеет широкое применение, например. коленчатые валы.

Отливки из чугунных сплавов Чугунные сплавы широко используются в литье благодаря своим характеристикам, таким как прочность, хорошее соотношение прочности и веса, экономичная цена и доступность в изобилии, возможность изготовления изделий сложной геометрии. Чугунные отливки используются в различных областях, таких как автомобилестроение, сельское хозяйство, бытовая техника и многое другое.

Преимущества в литье:
  • Семейство материалов, способных удовлетворить различные инженерные и производственные задачи («семейство» включает серый чугун, ковкий чугун, чугун с уплотненным графитом, ковкий чугун и белый чугун).
  • Возможность отливки со вставками из других материалов.
  • Возможность изготовления деталей сложной геометрии и профилей различных размеров.
  • Возможность литья сложных форм, а также от очень тонких до очень толстых профилей.
  • Хорошее соотношение прочности и веса.
  • В целом экономичнее, чем конкурирующие материалы, и имеет относительно низкую стоимость на единицу прочности по сравнению с другими материалами.
  • Превосходная демпфирующая способность, особенно у серого чугуна.
  • Возможность изменения конструкции и объединения двух или более деталей из других материалов в одну отливку, что сокращает время и стоимость сборки.
  • Различные типы процессов литья для низкой, средней или высокой производительности.
  • Различные отливки из чугуна могут использоваться без термической обработки (в виде литья), однако, при необходимости, они могут подвергаться термической обработке для улучшения общих свойств или конкретных свойств, таких как поверхностная твердость.

Чугун | Металлургия для чайников

 

Чугун получают из передельного чугуна, и хотя он обычно относится к серому чугуну, он также определяет большую группу ферросплавов, затвердевающих с эвтектикой. Цвет поверхности излома можно использовать для идентификации сплава.Белый чугун назван в честь его белой поверхности при изломе из-за примесей карбида, которые позволяют трещинам проходить прямо насквозь. Серый чугун назван в честь его серой изломистой поверхности, которая возникает из-за того, что графитовые чешуйки отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленное количество новых трещин по мере разрушения материала.

Чугун Автозапчасти

Углерод (C) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами в количестве от 2,1 до 4 мас.% и от 1 до 3 мас.% соответственно.Сплавы железа с меньшим содержанием углерода известны как стали.

Хотя технически это делает эти базовые сплавы тройными сплавами Fe-C-Si, принцип затвердевания чугуна можно понять из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод. Поскольку составы большинства чугунов находятся около эвтектической точки системы железо-углерод, температуры плавления тесно связаны между собой, обычно в пределах от 1150 до 1200 ° C (от 2102 до 2192 ° F), что составляет около 300 ° C (572 ° F). F) ниже температуры плавления чистого железа.

Фазовая диаграмма Сталь и чугун

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

Чугунные украшения

Чугун производится путем переплавки чугуна, часто вместе со значительным количеством железного и стального лома, и принятия различных мер для удаления нежелательных загрязнителей, таких как фосфор и сера. В зависимости от применения содержание углерода и кремния снижается до желаемого уровня, который может составлять от 2 до 3,5% и от 1 до 3% соответственно. Затем в расплав добавляются другие элементы, прежде чем окончательная форма будет получена путем литья.[нужна цитата] Железо иногда плавится в доменной печи особого типа, известной как вагранка, но чаще плавится в электрических индукционных печах.

Чугун Арт

Свойства чугуна изменяются путем добавления различных легирующих элементов или сплавов. После углерода кремний является наиболее важным сплавом, потому что он вытесняет углерод из раствора. Вместо этого углерод образует графит, что приводит к более мягкому железу, уменьшает усадку, снижает прочность и плотность.Сера при добавлении образует сульфид железа, препятствующий образованию графита и повышающий твердость.

Проблема с серой заключается в том, что она делает расплавленный чугун вялым, что вызывает кратковременные браки. Чтобы противодействовать воздействию серы, добавляют марганец, потому что они образуют сульфид марганца вместо сульфида железа. Сульфид марганца легче расплава, поэтому он всплывает из расплава в шлак. Количество марганца, необходимое для нейтрализации серы, равно 1.7×содержание серы+0,3%. Если добавить больше этого количества марганца, то образуется карбид марганца, который увеличивает твердость и холодостойкость, за исключением серого чугуна, где до 1% марганца увеличивает прочность и плотность.

Фазовая диаграмма железа и углерода

Никель

является одним из наиболее распространенных сплавов, поскольку он очищает структуру перлита и графита, повышает ударную вязкость и выравнивает разницу в твердости в зависимости от толщины среза. Хром добавляют в ковш в небольших количествах для уменьшения количества свободного графита, получения отбела и потому, что он является мощным стабилизатором карбида; никель часто добавляют вместе.Вместо 0,5% хрома можно добавить небольшое количество олова. Медь добавляется в ковш или в печь в количестве от 0,5 до 2,5% для уменьшения отбела, рафинирования графита и повышения текучести.

Кухонный гарнитур из чугуна

Молибден добавляется в количестве от 0,3 до 1% для увеличения отверждения и улучшения структуры графита и перлита; его часто добавляют в сочетании с никелем, медью и хромом для получения высокопрочного железа. Титан добавляют в качестве дегазатора и раскислителя, но он также увеличивает текучесть.От 0,15 до 0,5% ванадия добавляют в чугун для стабилизации цементита, повышения твердости и повышения износостойкости и теплостойкости. От 0,1 до 0,3% циркония способствует образованию графита, раскислению и повышению текучести. В расплавы ковкого чугуна добавляется висмут в количестве от 0,002 до 0,01%, чтобы увеличить количество кремния, которое можно добавить. В белый чугун бор добавляется для облегчения производства ковкого железа, он также снижает огрубляющий эффект висмута.

Машинный блок из чугуна

Серый чугун

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

Микроструктура серого чугуна

Большинство чугунов имеют химический состав от 2,5 до 4,0% углерода, от 1 до 3% кремния, а остальное — железо. Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью.

Белый чугун

При более низком содержании кремния и более быстром охлаждении углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы Fe3C, а не графита.Цементит, выделяющийся из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит).

Белый чугун представляет собой нелегированный чугун с низким содержанием углерода и кремния, так что структура представляет собой твердый хрупкий карбид железа без свободного графита. Белые чугуны широко используются в приложениях с абразивным износом, связанных с дроблением, шлифованием, измельчением и обработкой абразивных материалов
.

Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут ингибировать пластическую деформацию, препятствуя движению дислокаций через ферритовую матрицу).

Скорее, они повышают объемную твердость чугуна просто благодаря своей очень высокой твердости и значительной объемной доле, так что объемная твердость может быть аппроксимирована по правилу смесей. В любом случае, они предлагают жесткость за счет жесткости. Поскольку карбид составляет большую часть материала, белый чугун можно с полным основанием отнести к кермету.

Микроструктура белого чугуна

Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря хорошей твердости и стойкости к истиранию и относительно низкой стоимости он находит применение в таких областях, как изнашиваемые поверхности (рабочее колесо и улитка) шламовых насосов, вкладыши кожуха и подъемные стержни в шаровые мельницы и мельницы самоизмельчения, шары и кольца в угольных измельчителях, а также зубья ковша обратной лопаты (хотя для этого применения чаще используется литая мартенситная сталь со средним содержанием углерода).

Ковкий чугун

Ковкий чугун представляет собой отливку из белого чугуна, которая затем подвергается термообработке при температуре около 900 °C (1650 °F). Графит в этом случае выделяется гораздо медленнее, так что поверхностное натяжение успевает сформировать из него сфероидальные частицы, а не чешуйки. Из-за меньшего соотношения сторон сфероиды относительно короткие и находятся далеко друг от друга, а также имеют меньшее поперечное сечение по отношению к распространяющейся трещине или фонону.

Микроструктура ковкого чугуна
Деталь фитинга из ковкого чугуна

Кроме того, они имеют тупые границы, в отличие от чешуек, что облегчает проблемы с концентрацией напряжений, с которыми сталкивается серый чугун.В целом свойства ковкого чугуна больше напоминают мягкую сталь. Существует ограничение на то, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она изготавливается из белого чугуна.

Детали из ковкого чугуна

Ковкий чугун

Более поздней разработкой является чугун с шаровидным графитом или ковкий чугун. Небольшие количества магния или церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост графитовых отложений, связываясь с краями графитовых плоскостей.

Чугун с шаровидным графитом Микроструктура

Наряду с тщательным контролем других элементов и времени это позволяет углероду отделяться в виде сфероидальных частиц по мере затвердевания материала.Свойства аналогичны ковкому чугуну, но детали можно отливать с большим сечением.

Вам нужны ссылки на книги по Чугуну? здесь…

Вам также может понравиться

Random Posts

  • Как производится алюминий
    Производство алюминия осуществляется в два этапа: процесс Байера по очистке бокситовой руды для получения системы.Сплав: Металлическое вещество, состоящее из двух или более…
  • Композитные материалы
    Композитные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, обладающих совершенно разными свойствами. Различные ма…
  • Биоматериалы
    Биоматериал — это любое вещество, поверхность или конструкция, которая взаимодействует с биологическими системами. Разработка биоматериалов…
  • Высокопрочный чугун с аустенитным отпуском (ADI)
    Высокопрочный аустенитный чугун, или ADI, представляет собой тип ковкого чугуна, который характеризуется повышенной ударной вязкостью и прочностью на растяжение…

Чугун Факты для детей

Информацию о посуде см. в разделе Чугунная посуда.

Чугун представляет собой группу железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%. Составляющие сплава влияют на его цвет при изломе: белый чугун имеет карбидные примеси, которые позволяют трещинам проходить насквозь. Серый чугун имеет графитовые чешуйки, которые отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленное количество новых трещин по мере разрушения материала.

Углерод (C) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами, количество которых варьируется от 2.1–4 % масс. и 1–3 % масс. соответственно. Сплавы железа с меньшим содержанием углерода известны как стали. Хотя технически это делает эти базовые сплавы тройными сплавами Fe-C-Si, принцип затвердевания чугуна можно понять из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод. Поскольку составы большинства чугунов находятся примерно в точке эвтектики системы железо-углерод, температуры плавления тесно связаны между собой, обычно в диапазоне от 1150 до 1200 °C (от 2100 до 2190 °F), что составляет около 300 °C (572 °F). F) ниже температуры плавления чистого железа.

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

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

Серый чугун очень хорошо проводит тепло. Из-за этого его часто используют для изготовления посуды.

История

Чугунный артефакт V века до нашей эры, найденный в провинции Цзянсу, Китай. Чугунные сливные, сливные и вентиляционные трубы Чугунная пластина на рояле

Самые ранние артефакты из чугуна датируются 5 веком до нашей эры и были обнаружены археологами на территории современного округа Лухэ провинции Цзянсу в Китае. Это основано на анализе микроструктур артефакта.Поскольку чугун сравнительно хрупок, он не подходит для целей, где требуется острая кромка или гибкость. Он прочен при сжатии, но не при растяжении. Чугун был изобретен в Китае в 5 веке до нашей эры, и его заливали в формы для изготовления лемехов и горшков, а также оружия и пагод. Хотя сталь была более желательной, чугун был дешевле и поэтому чаще использовался для изготовления орудий в древнем Китае, в то время как кованое железо или сталь использовались для оружия.

На западе, где он не был доступен до 15 века, его самые ранние применения включали пушку и дробь.Генрих VIII инициировал литье пушек в Англии. Вскоре английские рабочие-металлурги с использованием доменных печей разработали технику производства чугунных пушек, которые, хотя и были тяжелее преобладающих бронзовых пушек, были намного дешевле и позволили Англии лучше вооружить свой флот. Технология чугуна была перенесена из Китая. Аль-Казвини в 13 веке и другие путешественники впоследствии отметили металлургическую промышленность в горах Альбурз к югу от Каспийского моря. Это близко к Шелковому пути, так что возможно использование технологий, полученных из Китая.Мастера по металлу Уилда продолжали производить чугун до 1760-х годов, и после Реставрации железо было одним из основных видов использования железа в вооружении.

Чугунные горшки изготавливались в то время на многих английских доменных печах. В 1707 году Абрахам Дарби запатентовал способ изготовления горшков (и чайников) тоньше и, следовательно, дешевле, чем его соперники. Это означало, что его печи Coalbrookdale стали доминирующими поставщиками котлов, и в 1720-х и 1730-х годах к ним присоединилось небольшое количество других коксовых доменных печей.

Разработка парового двигателя Томасом Ньюкоменом обеспечила дальнейший рынок сбыта чугуна, поскольку чугун был значительно дешевле латуни, из которой первоначально были сделаны цилиндры двигателя. Джон Уилкинсон был большим сторонником чугуна, который, среди прочего, отливал цилиндры для многих усовершенствованных паровых машин Джеймса Уатта до основания литейного завода в Сохо в 1795 году.

Чугунные мосты

См. также: Железный мост

Использование чугуна в строительных целях началось в конце 1770-х годов, когда Абрахам Дарби III построил Железный мост, хотя короткие балки уже использовались, например, в доменных печах в Коулбрукдейле.Затем последовали другие изобретения, в том числе запатентованное Томасом Пейном. Чугунные мосты стали обычным явлением по мере того, как промышленная революция набирала обороты. Томас Телфорд использовал этот материал для своего моста вверх по течению в Билдвасе, а затем для акведука канала в Лонгдон-он-Терн на канале Шрусбери.

За ним последовали акведук Чирк и акведук Понцисильте, оба из которых продолжают использоваться после недавней реставрации. Мосты с чугунными балками широко использовались ранними железными дорогами, такими как мост Уотер-Стрит на конечной остановке Ливерпульской и Манчестерской железной дороги в Манчестере.Проблемы возникли, когда в мае 1847 года, менее чем через год после его открытия, обрушился новый мост, по которому проходила железная дорога Честер и Холихед через реку Ди в Честере. Катастрофа моста Ди была вызвана чрезмерной нагрузкой на центр балки проходящим поездом, и многие подобные мосты пришлось снести и перестроить, часто из кованого железа. Мост был спроектирован ошибочно: он был скреплен коваными железными ремнями, которые, как ошибочно считали, усиливали конструкцию. Центры балок были приведены в изгиб, а нижняя кромка на растяжение, где чугун, как и кирпичная кладка, очень хрупок.

Лучшим способом использования чугуна для строительства мостов было использование арок, так что весь материал находится в сжатом состоянии. Чугун, как и каменная кладка, очень прочен на сжатие. Кованое железо, как и большинство других видов железа и вообще, как и большинство металлов в целом, прочно на растяжение, а также прочно – устойчиво к разрушению. Отношения между кованым железом и чугуном в конструкционных целях можно рассматривать как аналогичные отношениям между деревом и камнем.

Тем не менее, чугун продолжал использоваться в неподходящих конструктивных целях, пока катастрофа на железнодорожном мосту Тэй в 1879 году не поставила под серьезные сомнения использование этого материала.Важнейшие проушины для крепления тяг и распорок на мосту Тей были отлиты за одно целое с колоннами и вышли из строя на ранних стадиях аварии. Кроме того, отверстия для болтов также были отлиты, а не просверлены, так что все напряжение от стяжек приходилось на угол, а не распределялось по длине отверстия. Новый мост был построен из кованого железа и стали.

Однако произошли дальнейшие обрушения моста, кульминацией которых стала железнодорожная авария на перекрестке Норвуд в 1891 году.Тысячи подземных мостов из чугуна были в конечном итоге заменены стальными аналогами.

Картинки для детей

  • Оригинальный мост Тай с севера

  • Fallen Tay Bridge с севера

Анализ сплавов: ковкий и серый чугун

Наглядное сравнение двух наиболее часто отливаемых ферросплавов может помочь покупателям и проектировщикам сделать правильный выбор между серым и ковким чугуном.

Отчет персонала MCDP   

(Нажмите здесь, чтобы просмотреть статью в выпуске журнала Metal Casting Design & Purchasing за сентябрь/октябрь .)

Благодаря сочетанию свойств, пригодности для литья и экономической эффективности серый и ковкий чугун являются доминирующими металлами (в зависимости от веса), производимыми сегодня на предприятиях литья металлов. В 2012 году США произвели 4,48 миллиона метрических тонн отливок из ковкого чугуна и 4.3 миллиона тонн отливок из серого чугуна. При поиске, проектировании и покупке отливок из ковкого чугуна и серого чугуна при выборе между ними необходимо учитывать ряд переменных. Это сравнение серого и ковкого чугуна поможет разработчикам и покупателям решить, какой сплав подходит для конкретного литого компонента.

Серый чугун является предпочтительным материалом при поиске недорогого, сложной геометрии, прочности и высокой плотности. Серый чугун можно использовать для самых разных целей, от ножек столов и оснований до больших фонтанов и фасадов зданий.Серый чугун особенно хорош для применений, в которых требуется гашение вибраций, таких как блоки цилиндров и рамы производственного оборудования. Для более прочных применений можно использовать ковкий чугун.

Ковкий чугун из-за его прочности и пластичности часто используется в тяжелых условиях. Как и отливки из серого чугуна, ковкий чугун используется в самых разных областях: от насосов, клапанов компрессоров и фитингов до деталей дизельных двигателей и нефтепромыслового оборудования.

В таблице 1 приведены спецификации, характеристики и области применения как для серого, так и для ковкого чугуна.В таблице 2 показаны диапазоны для элементов из серого и ковкого чугуна.
Серый чугун

Серый чугун получил свои свойства благодаря чешуйчатому графиту в своей микроструктуре. Его уникальные свойства включают превосходную обрабатываемость при уровнях твердости, обеспечивающих превосходные характеристики износостойкости, способность противостоять истиранию и превосходное гашение вибрации. Когда состав расплавленного чугуна и скорость его охлаждения являются подходящими, углерод в железе отделяется во время затвердевания и образует взаимосвязанные графитовые чешуйки.Графит врастает в жидкость ребром и образует характерную форму чешуек.

На свойства серого чугуна также влияет относительная твердость металлической матрицы, то есть железа, окружающего графит. Микроструктурные свойства в первую очередь контролируются содержанием углерода и кремния в металле и скоростью охлаждения отливки. Желаемые свойства должны быть указаны, а не факторы, которые на них влияют.

Наиболее важными рынками сбыта серого чугуна являются детали силовых агрегатов для транспортного оборудования, сельскохозяйственной и строительной техники, компоненты дизельных двигателей, насосы, компрессоры, клапаны и фитинги.Центробежнолитые трубы также являются основным применением сплавов серого чугуна.

Механические свойства серого чугуна определяются его химическим составом, технологией обработки в литейном цехе, скоростями затвердевания и охлаждения. Количество присутствующего графита, длина чешуек и его распределение в матрице напрямую влияют на свойства железа. Основная прочность и твердость определяются металлической структурой, в которой встречается графит.

Графит имеет небольшую прочность или твердость, поэтому он снижает эти свойства металлической матрицы.Однако графит придает чугуну несколько ценных характеристик, в том числе:

  • Возможность изготовления отливок сложной формы, таких как блоки двигателей с водяным охлаждением.
  • Хорошая обрабатываемость даже при износостойких уровнях твердости и без заусенцев.
  • Стабильность размеров при дифференциальном нагреве.
  • Высокое гашение вибраций, как и в корпусах трансмиссии.
  • Удержание смазки на границе раздела, как в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

 

Серый чугун с более низкими прочностными характеристиками можно производить последовательно, просто выбрав соответствующую плавильную массу. Отливки из чугуна более высоких марок прочности требуют более тщательного контроля за их обработкой и составом. В серый чугун можно добавлять сплавы для повышения его прочности и твердости в литом состоянии. Металл также может быть термообработан до низкой твердости для повышения обрабатываемости, но это снижает его прочность.

Большое влияние на свойства серого чугуна оказывает эффективная толщина сечения, в котором он отлит.Чем толще металл и чем компактнее отливка, тем медленнее жидкий металл будет затвердевать и остывать в форме. В сером чугуне более медленное затвердевание отливки приводит к меньшей твердости.

С другой стороны, железо, отлитое из тонких профилей, будет затвердевать быстрее. Отливки с различной толщиной сечения демонстрируют разницу в твердости между толстыми и тонкими сечениями. Эти вариации структуры отливки приводят к различиям в механических свойствах.

Ковкий чугун

В 1948 году был запатентован ковкий чугун

, также называемый чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом.После десятилетия интенсивного развития в 1950-х годах ковкий чугун в 1960-х годах получил феноменальное увеличение использования в качестве конструкционного материала, и быстрый рост коммерческого применения продолжается и сегодня.

В ковком чугуне получается необычная комбинация свойств, потому что графит встречается в виде сфероидов, а не в виде отдельных чешуек, как в сером чугуне. Этот способ затвердевания достигается добавлением очень небольшого, но определенного количества магния к расплавленному железу. Допустимое содержание второстепенных элементов, которые могут препятствовать формированию графитовых сфероидов в основном чугуне, строго ограничено.Добавленный магний вступает в реакцию с серой и кислородом в расплавленном чугуне и изменяет способ образования графита.

Ковкий чугун

может быть недорогой альтернативой изделиям из кованой стали из-за его повышенного отношения прочности к весу, литейных свойств и обрабатываемости. Многие изделия, которые в прошлом изготавливались из обработанной или сборной стали, сегодня отливаются из ковкого чугуна. Ковкий чугун демонстрирует линейную зависимость напряжения от деформации, значительный диапазон пределов текучести и пластичности.Отливки производятся в широком диапазоне размеров с тонкими или толстыми сечениями.

Отливки из ковкого чугуна

используются в ряде автомобильных деталей, включая коленчатые и распределительные валы, выпускные коллекторы, поршневые кольца и гильзы цилиндров. В землеройной, горнодобывающей и сельскохозяйственной промышленности отливки из ковкого чугуна используются для изготовления муфт, гидравлических клапанов, звездочек, компонентов гусениц и экскаваторов, конструкционных кронштейнов и катков. Общие области применения включают гидравлические цилиндры, рамы машин, прокатные валки, сегменты туннелей, резиновые формы и оправки.

Обычные марки ковкого чугуна различаются в первую очередь структурой матрицы, содержащей сферический графит. Различия между марками являются результатом различий в составе, скорости охлаждения отливки или в результате термической обработки. Незначительные различия в составе или добавление сплавов могут быть использованы для улучшения желаемой микроструктуры.

Сравнение возможностей: серый и ковкий чугун

Твердость: Твердость является наиболее часто определяемым свойством металла, потому что это простой тест, и многие полезные свойства напрямую связаны с твердостью.В пределах класса или типа серого чугуна твердость является хорошим индикатором инженерных свойств, но эта зависимость бесполезна между типами серого чугуна, потому что различия в структуре графита больше влияют на свойства при растяжении, чем на твердость.

Указание твердости на специально отведенном участке каждой отливки — отличный метод обеспечения постоянства испытаний в производстве. Прочность на сжатие хорошо коррелирует с твердостью для всех типов железа. Твердость обычно дает хорошее представление о стойкости инструмента при механической обработке.Твердость серого чугуна (показана в таблице 3) нельзя сравнивать напрямую с твердостью других металлов для определения таких свойств, как обрабатываемость или износостойкость. Серый чугун определенного размера или типа отливки также можно определить по его твердости по Бринеллю.

Из-за минимального влияния сфероидального графита из ковкого чугуна на механические свойства твердость является полезным тестом для ковкого чугуна и может быть напрямую связана с другими свойствами. Взаимосвязь между свойствами при растяжении и твердостью надежна при типичной микроструктуре и химическом анализе.

Свойства на растяжение: Прочность на растяжение, предел текучести, пластичность и модуль упругости серого чугуна могут быть установлены с помощью обычного испытания, как указано в стандарте ASTM A-48. Хотя предел текучести и пластичность могут быть измерены, они редко определяются или указываются. Его модуль упругости не постоянен, как в случае со сталью, а меняется в зависимости от класса железа и вида графитовой нагрузки.

На прочность при растяжении серого чугуна влияют как обычные элементы, присутствующие в обычном чугуне, такие как углерод, кремний, фосфор, сера и марганец, так и наличие легирующих добавок и микроэлементов.

Общепринятыми свойствами ковкого чугуна при растяжении

являются предел прочности при растяжении, предел текучести и удлинение в процентах. Минимумы для этих свойств обычно устанавливаются спецификацией или подразумеваются указанием твердости отливки. Из-за номинального и постоянного влияния сфероидального графита свойства при растяжении и твердость по Бринеллю ковкого чугуна хорошо коррелируют. Связь между свойствами при растяжении и твердостью зависит от микроструктуры.

Ковкий чугун сочетает в себе технологические преимущества серого чугуна (низкая температура плавления, хорошая текучесть и литейность, а также способность к обработке) со многими инженерными преимуществами стали (высокая прочность, пластичность и износостойкость), что обеспечивает более высокие свойства материала, такие как прочность на растяжение. и пределом текучести, чем серый чугун. В таблице 4 приведены свойства различных марок ковкого чугуна.

Демпфирующая способность: относительная способность материала поглощать вибрацию оценивается как его демпфирующая способность.Подавление вибрации за счет преобразования механической энергии в тепло может быть важным в конструкциях и устройствах с движущимися частями. Компоненты, изготовленные из материалов с высокой демпфирующей способностью, могут уменьшить шум, такой как дребезжание, звон и визг, и свести к минимуму уровень прикладываемых усилий. Поскольку вибрация может привести к неудовлетворительной работе или даже отказу, вибрация может быть критическим фактором в работе машин.

Серый чугун обладает исключительно высокой демпфирующей способностью. По этой причине он идеально подходит для оснований и опор машин, блоков цилиндров двигателей и компонентов тормозной системы.Демпфирующая способность серого чугуна значительно выше, чем у стали или других видов железа. Чешуйки графита в сером чугуне меньше влияют на его свойства при сжатии, чем на свойства при растяжении. Прочность на сжатие серого чугуна обычно в три-четыре раза больше, чем его прочность на растяжение.

Демпфирующая способность ковкого чугуна значительно ниже, чем у серого чугуна. (См. Таблицу 5.) Например, если серый чугун и ковкий чугун имеют одинаковый состав, относительная демпфирующая способность серого чугуна равна 1.0, а у ковкого чугуна 0,14. Тем не менее, ковкий чугун выгодно отличается от стальных сплавов с точки зрения демпфирующей способности, особенно в автомобильных приложениях, таких как валы, где эта повышенная способность может снизить шум.

Трехмерная микроструктурная характеристика сплавов чугуна для численного анализа

[1] Д.М. Стефанеску, Затвердевание и моделирование чугуна — Краткая история определяющих моментов. Mat Sci Eng A — Struct 413–414 (2005), 322–333.

DOI: 10.1016/j.msea.2005.08.180

[2] Э.Нехтельбергер, Х. Пур, Дж. Б. фон Нессельроде, А. Накаясу, Труды 49-го Международного литейного конгресса, CIATF, Чикаго, 1982, статья 1.

[3] ГРАММ.Ривера, П. Р. Кальвилло, Р. Боэри, Ю. Хуберт, Дж. Сикора, Исследование макроструктуры затвердевания чугунов с шаровидным и пластинчатым графитом с использованием DAAS и ESBD. Mater Charact, 59 (2008), 1342-1348.

DOI: 10.1016/j.matchar.2007.11.009

[4] А.Диосеги, К.З. Лю, И.Л. Свенссон, Модифицирование первичного аустенита в сером чугуне. Int J Cast Metal Res, 20 (2) (2007), 68-72.

DOI: 10.1179/174313307×216633

[5] К.Херфурт, Фрайбергер Форшунгш. [Журналы исследований Фрайбурга], Отдел B, № 105 (1966), 267-310.

[6] Дж.П. Садоча, Дж. Э. Грузлески, в: Б. Люкс, И. Минкофф, Ф. Моллард (ред.), Металлургия чугуна, издательство Георги, Санкт-Сафорин, Швейцария, 1974, стр. 443.

[7] К.Теувиссен, М. Лафон, Л. Лаффон, Б. Вигье, Ж. Лаказ, Микроструктурная характеристика графитовых сфероидов в ковком чугуне. T Indian I Metals 65 (6) (2012), 627-631.

DOI: 10.1007/s12666-012-0162-5

[8] А.Величко, К. Хольцапфель, А. Зиферс, К. Шладиц К. и Ф. Мюклих, Однозначная классификация сложных микроструктур по их трехмерным параметрам применительно к графиту в чугуне Acta Mater. 56 (2008), 1981-90.

DOI: 10.1016/j.actamat.2007.12.033

[9] А.Хаттон А., М. Энгстлер, П. Лейбенгут и Ф. Мюклих, Характеристика кристаллической структуры графита и механизмов роста с использованием FIB и анализа трехмерных изображений Adv. англ. Матер. 13 (2011), 136-144.

DOI: 10.1002/адем.201000234

[10] Б.I. Imasogie и U. Wendt, Характеристика формы частиц графита в чугуне с шаровидным графитом с использованием компьютерного анализатора изображений J. Min. Матер. Чар. англ. 3 (2004), 1-12.

DOI: 10.4236/jmmce.2004.31001

[11] ЧАС.Тода, И. Синклер, Дж. Ю. Буфьер, Э. Мэр, К. Х. Хор, П. Грегсон и Т. Кобаяши, Процедура трехмерного измерения внутренних локальных движущих сил трещины с помощью синхротронной рентгеновской микротомографии Acta Mater. 52 (2004), 1305-17.

DOI: 10.1016/j.actamat.2003.11.014

[12] ГРАММ.Фишер, Дж. Неллесен, Н. Б. Анар, К. Эриг, Х. Риземайер и В. Тилманн, Трехмерный анализ микродеформации в чугуне с шаровидным графитом, нагруженном VHCF, методом mCT. Mat Sci Eng A — Struct 577 (2013), 202-209.

[13] Д.Сео, Ф. Томидзато, Х. Тода, К. Уэсуги, А. Такеучи, Ю. Судзуки и М. Кобаяши, Пространственное разрешение синхротронной рентгеновской микротомографии в диапазоне высоких энергий: влияние энергии рентгеновского излучения и отношения образца к расстояние детектора. заявл. физ. Письма., 101 (2012).

DOI: 10.1063/1.4773239

[14] М.Кениг, М. Вессен, Влияние легирующих элементов на микроструктуру и механические свойства CGI. Int J Cast Metal Res, 23 (2) (2010), 97–110.

[15] Р.Гасеми, Л. Элмквист, Взаимосвязь между ориентацией чешуек графита, эффектом размазывания и тенденцией к смыканию в условиях абразивного износа, Wear, 317 (2014), 153-162.

DOI: 10.1016/j.wear.2014.05.015

Разница между сталью и чугуном

Автор: Madhu

Ключевое отличие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь является пластичной и ковкой, тогда как чугун твердый и обладает высокой прочностью на сжатие.

Сталь и чугун — это сплавы или железо, в которых основным легирующим элементом является углерод. Эти сплавы используются во многих областях благодаря их повышенным желательным свойствам. Одним из повышенных свойств стали и чугуна является то, что они тверже железа. Потому что присутствие углерода вызывает высокую твердость. Кроме того, эти сплавы подвергаются термообработке для придания им нужных свойств. В сплавах железа с углеродом углерод может существовать в форме карбида железа и графита.Следовательно, эти формы и разное процентное содержание углерода изменяют свойства сплава.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое сталь
3. Что такое чугун
4. Сравнение бок о бок — сталь и чугун в табличной форме
5. Резюме

Что такое сталь?

В стали основным легирующим элементом является углерод, а другими элементами являются марганец, кремний и медь. На самом деле сталь содержит до 2% углерода, до 1,65% марганца, до 0.6% кремния и до 0,6% меди по массе.

Мы можем классифицировать сталь следующим образом в зависимости от процентного содержания углерода в стали.;

  • низкоуглеродистая сталь
  • Среднеуглеродистая сталь
  • Высокоуглеродистая сталь
  • Инструментальная сталь

Рисунок 01: Сталь используется во многих целях

В стали углерод присутствует в виде карбида железа. Сталь тверже железа, но из-за пластичности стали она способна принимать различные формы под действием силы.Более того, сталь плавится при температурах от 1325 o C до 1530 o C.

Что такое чугун?

Чугун – это сплав железа, содержащий 2-4% углерода по весу. В этом сплаве присутствует более высокая концентрация кремния (1-3% по массе) и большая концентрация примесей. В результате мы можем отнести сплавы чугуна к сплавам Fe-C-Si.

Кроме того, мы можем легко отливать этот сплав в желаемые формы из-за его более высокой текучести, но он не может так работать из-за хрупкости.В этом сплаве углерод присутствует в форме графита или карбида железа или того и другого. Определить форму углерода, которую он приобретает, можно по скорости охлаждения при затвердевании, влиянию других легирующих элементов и термообработкам.

Рисунок 02: Чугунная сковорода

Температура плавления чугуна колеблется в пределах 1130-1250 o C. Кроме того, мы можем разделить этот сплав на различные группы в зависимости от их состава и структуры следующим образом:

  • Белый чугун
  • Серый чугун
  • Ковкий чугун
  • Чугун с шаровидным графитом
  • Высоколегированный чугун

В чем разница между сталью и чугуном?

И сталь, и чугун представляют собой две формы сплавов железа.Чугун дешевле большинства сталей. Кроме того, температура плавления чугуна ниже по сравнению со сталью, но он обладает высокой прочностью на сжатие, высокой твердостью и высокой износостойкостью. Таким образом, ключевое различие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь является пластичной и ковкой, тогда как чугун твердый и имеет высокую прочность на сжатие.

В качестве еще одного важного различия между сталью и чугуном можно сказать, что углерод в стали находится в форме карбида железа, а углерод в чугуне находится в форме графита или карбида железа или того и другого.Кроме того, чугун обладает отличной текучестью, которой нет у стали.

Более подробная информация о разнице между сталью и чугуном показана в приведенной ниже инфографике.

Резюме

— сталь против чугуна

И сталь, и чугун представляют собой две формы сплавов железа. Однако между этими двумя формами есть несколько различий. Прежде всего, ключевое различие между сталью и чугуном заключается в том, что сталь пластична и пластична, тогда как чугун тверд и обладает высокой прочностью на сжатие.

Артикул:

1. Wonris, E.F., et al. «Стали.» Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 14 декабря 2017 г. Доступно здесь
2. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. «Чугун.» Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 4 августа 2016 г. Доступно здесь     

Изображение предоставлено:

1. «Безопасные штифты-застежка-ограничитель-стальной объект-металл» от pics_pd (CC0) через pixnio
2. «Чугунная сковорода» от Эвана-Амоса — собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia

%PDF-1.2 % 177 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 177 205 0000000016 00000 н 0000004452 00000 н 0000005267 00000 н 0000006526 00000 н 0000006593 00000 н 0000006699 00000 н 0000006793 00000 н 0000006911 00000 н 0000007045 00000 н 0000007178 00000 н 0000007295 00000 н 0000007427 00000 н 0000007565 00000 н 0000007702 00000 н 0000007840 00000 н 0000007978 00000 н 0000008100 00000 н 0000008219 00000 н 0000008341 00000 н 0000008461 00000 н 0000008583 00000 н 0000008692 00000 н 0000008826 00000 н 0000008967 00000 н 0000009092 00000 н 0000009227 00000 н 0000009363 00000 н 0000009482 00000 н 0000009606 00000 н 0000009726 00000 н 0000009847 00000 н 0000009969 00000 н 0000010101 00000 н 0000010247 00000 н 0000010383 00000 н 0000010521 00000 н 0000010667 00000 н 0000010805 00000 н 0000010927 00000 н 0000011046 00000 н 0000011156 00000 н 0000011287 00000 н 0000011426 00000 н 0000011549 00000 н 0000011665 00000 н 0000011781 00000 н 0000011900 00000 н 0000012018 00000 н 0000012150 00000 н 0000012282 00000 н 0000012413 00000 н 0000012529 00000 н 0000012664 00000 н 0000012782 00000 н 0000012905 00000 н 0000013038 00000 н 0000013158 00000 н 0000013278 00000 н 0000013401 00000 н 0000013525 00000 н 0000013648 00000 н 0000013782 00000 н 0000013907 00000 н 0000014035 00000 н 0000014180 00000 н 0000014325 00000 н 0000014470 00000 н 0000014616 00000 н 0000014760 00000 н 0000014903 00000 н 0000015048 00000 н 0000015192 00000 н 0000015336 00000 н 0000015480 00000 н 0000015625 00000 н 0000015768 00000 н 0000015912 00000 н 0000016056 00000 н 0000016199 00000 н 0000016343 00000 н 0000016487 00000 н 0000016633 00000 н 0000016778 00000 н 0000016922 00000 н 0000017065 00000 н 0000017209 00000 н 0000017354 00000 н 0000017500 00000 н 0000017646 00000 н 0000017792 00000 н 0000017938 00000 н 0000018084 00000 н 0000018230 00000 н 0000018376 00000 н 0000018522 00000 н 0000018668 00000 н 0000018812 00000 н 0000018958 00000 н 0000019104 00000 н 0000019248 00000 н 0000019392 00000 н 0000019536 00000 н 0000019681 00000 н 0000019825 00000 н 0000019969 00000 н 0000020113 00000 н 0000020257 00000 н 0000020402 00000 н 0000020548 00000 н 0000020693 00000 н 0000020838 00000 н 0000020984 00000 н 0000021126 00000 н 0000021270 00000 н 0000021413 00000 н 0000021554 00000 н 0000021695 00000 н 0000021837 00000 н 0000021980 00000 н 0000022123 00000 н 0000022266 00000 н 0000022409 00000 н 0000022552 00000 н 0000022695 00000 н 0000022838 00000 н 0000022981 00000 н 0000023124 00000 н 0000023268 00000 н 0000023412 00000 н 0000023555 00000 н 0000023697 00000 н 0000023840 00000 н 0000023982 00000 н 0000024124 00000 н 0000024267 00000 н 0000024409 00000 н 0000024554 00000 н 0000024699 00000 н 0000024844 00000 н 0000024989 00000 н 0000025134 00000 н 0000025279 00000 н 0000025424 00000 н 0000025569 00000 н 0000025714 00000 н 0000025860 00000 н 0000026006 00000 н 0000026151 00000 н 0000026295 00000 н 0000026440 00000 н 0000026585 00000 н 0000026730 00000 н 0000026875 00000 н 0000027020 00000 н 0000027165 00000 н 0000027310 00000 н 0000027455 00000 н 0000027601 00000 н 0000027745 00000 н 0000027889 00000 н 0000028034 00000 н 0000028179 00000 н 0000028324 00000 н 0000028469 00000 н 0000028614 00000 н 0000028759 00000 н 0000028904 00000 н 0000029049 00000 н 0000029194 00000 н 0000029339 00000 н 0000029484 00000 н 0000029629 00000 н 0000029774 00000 н 0000029919 00000 н 0000030065 00000 н 0000030211 00000 н 0000030356 00000 н 0000030501 00000 н 0000030646 00000 н 0000030791 00000 н 0000030936 00000 н 0000031081 00000 н 0000031226 00000 н 0000031371 00000 н 0000031516 00000 н 0000031661 00000 н 0000031807 00000 н 0000031953 00000 н 0000032099 00000 н 0000032244 00000 н 0000032390 00000 н 0000032534 00000 н 0000032679 00000 н 0000032824 00000 н 0000032969 00000 н 0000033114 00000 н 0000033259 00000 н 0000033404 00000 н 0000033554 00000 н 0000033664 00000 н 0000033769 00000 н 0000033950 00000 н 0000035788 00000 н 0000004616 00000 н 0000005245 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 178 0 объект > эндообъект 380 0 объект > поток Hb«`f««[email protected]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.