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

ГОСТ 7769-82


ГОСТ 7769-82

Группа В83



МКС 59.080.30*
ОКП 12 3000

____________________

* В указателе «Национальные стандарты» 2006 год
МКС 77.080.10. — Примечание «КОДЕКС».

Дата введения 1983-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством энергетического машиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.02.82 N 706

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5505-86 и международному стандарту ИСО 2892-73

4. ВЗАМЕН ГОСТ 7769-75, ГОСТ 11849-76

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 11-95 год)

7. ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в апреле 1987 г. (ИУС 7-87), Поправкой (ИУС 6-91)



Настоящий стандарт распространяется на легированные чугуны для отливок с повышенной жаростойкостью, коррозионной стойкостью, износостойкостью или жаропрочностью.

1. МАРКИ

1.1. Марки легированного чугуна для отливок указаны в табл.1.

Таблица 1

Вид чугуна

Марка

Свойство отливок

Хромистые

низколегированные

ЧХ1

ЧХ2

Жаростойкие

ЧХ3

Жаростойкие, износостойкие

ЧХ3Т

Износостойкие

высоколегированные

ЧХ9Н5

Износостойкие

ЧХ16

Износостойкие, жаростойкие

ЧХ16М2

ЧХ22

Износостойкие

ЧХ22С

ЧХ28

Коррозионно-стойкие и жаростойкие

ЧХ28П

Стойкие в цинковом расплаве

ЧХ28Д2

Износостойкие и коррозионно-стойкие

ЧХ32

Жаростойкие и износостойкие

Кремнистые

низколегированные

ЧС5

ЧС5Ш

Жаростойкие

высоколегированные

ЧС13

ЧС15

ЧС17

ЧС15М4

ЧС17М3

Коррозионно-стойкие в жидкой среде

Алюминиевые

низколегированные

ЧЮХШ

Жаростойкие

высоколегированные

ЧЮ6С5

ЧЮ7Х2

Жаростойкие и износостойкие

ЧЮ22Ш

ЧЮ30

Жаростойкие и износостойкие при высокой температуре

Марганцевые

высоколегированные

ЧГ6С3Ш

ЧГ7Х4

Износостойкие

ЧГ8Д3

Маломагнитные, износостойкие

Никелевые

низколегированные

ЧНХТ

ЧНХМД

ЧНМШ

Коррозионно-стойкие в газовых средах двигателей внутреннего сгорания

ЧНДХМШ

Коррозионно-стойкие в газовых средах двигателей внутреннего сгорания, повышенной прочности

ЧН2Х

ЧН4Х2

Износостойкие

ЧН3ХМДШ

Износостойкие, повышенной прочности

высоколегированные

ЧН4Х2

Износостойкие

ЧН11Г7Ш

ЧН15ДЗШ

Жаропрочные и маломагнитные

ЧН15Д7

Износостойкие в двигателях и маломагнитные

ЧН19Х3Ш

Жаропрочные и маломагнитные

ЧН20Д2Ш

Жаропрочные, хладостойкие, маломагнитные


Примечание. В обозначении марок чугуна буквы означают: Ч — чугун; легирующие элементы: Х — хром, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, Д — медь, М — молибден, Т — титан, П — фосфор, Ю — алюминий; буква Ш указывает, что графит в чугуне имеет шаровидную форму.


Цифры, стоящие после буквы, означают примерную массовую долю основных легирующих элементов.


Чугуны подразделяются на виды и марки по преобладанию легирования и по назначению.

Применение, эксплуатационные и механические свойства чугунов приведены в приложениях 1, 3.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Химический состав легированных чугунов должен соответствовать требованиям, указанным в табл.2.

Таблица 2

Химический состав чугунов

Марка чугуна

Массовая доля, %

угле-
рода

крем-
ния

мар-
ганца

фос-
фора

серы

хрома

никеля

меди

вана-
дия

молиб-
дена

титана

алю-
миния

не более

ЧХ1

3,0-3,8

1,5-2,5

1,0

0,30

0,12

0,40-1,00







ЧХ2

3,0-3,8

2,0-3,0

1,0

0,30

0,12

1,01-2,00







ЧХ3

3,0-3,8

2,8-3,8

1,0

0,30

0,12

2,01-3,00







ЧХ3Т

2,6-3,6

0,7-1,5

1,0

0,30

0,12

2,01-3,00


0,5-0,8



0,7-1,0


ЧХ9Н5

2,8-3,6

1,2-2,0

0,5-1,5

0,06

0,10

8,0-9,50

4,0-6,0



0,0-0,4



ЧХ16

1,6-2,4

1,5-2,2

1,0

0,10

0,05

13,0-19,0







ЧХ16М2

2,4-3,6

0,5-1,5

1,5-2,5

0,10

0,05

13,0-19,0


1,0-1,5


0,5-2,0*



ЧХ22

2,4-3,6

0,2-1,0

1,5-2,5

0,10

0,08

19,0-25,0



0,15-
0,35


0,15-
0,35


ЧХ22С

Антифрикционный чугун, его свойства, особенности, разновидности и технические характеристики

Антифрикционный чугун — это чугун для отливок, который используется в ответственных местах, где есть сильное трение под нагрузкой со смазкой. Он имеет стойкую феррито-перлитную основу. Шаровидный графит защищает сплав от воздействия абразивной нагрузки. Легирующие металлы, которые применяются в таком чугуне можно собрать в следующий список: Cr, Cu, Ni, Ti, Sb, Pb, Al, Mn, Mg.

Если добавить небольшое количество цементита и фосфидной эвтектики, то значительно повысится износостойкость, благодаря которой антифрикционный чугун получил широкое распространение. Изменения свойств сплава происходят по причине высокой микротвердости вносимых добавок. Коэффициент трения материала составляет 0,001-0,1.

Применение антифрикционного чугуна

Антифрикционный чугун применение нашел в тех местах, где сталь или другой тип чугуна не способны обеспечить высокую прочность и износостойкость конструкции или детали. Например, антифрикционный  чугун применяется для блоков грузоподъемных кранов, работающих в агрессивной среде металлургических цехов. Данный чугун устойчив к такой среде потому, что имеет в своем составе необходимое количество графита, который является хорошим смазочным материалом. Если блок выполнен из стали, то ручьи блока нужно наварить чугуном. Это позволяет в 2 раза увеличить долговечность проволочных канатов. Антифрикционный чугун применение находит для изготовления деталей, испытывающих большие нагрузки трения, такие как: подшипники для валов, шарнирных соединений, втулки, червячные зубчатые колеса.

Марки антифрикционного чугуна

Безразборный ремонт и восстановление вашего авто

Официальные представители в

Главным критерием оценки марки антифрикционного чугуна является микроструктура и твердость такого сплава, для некоторых марок играет также значение легирующих элементов. Существуют следующие марки антифрикционного чугуна: АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3, АЧС-4, АЧС-5, АЧС-6, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2. Здесь буквы АЧ означают, что материал антифрикционный; С, В, К — указывают серый, высокопрочный или ковкий. Цифра указывает на различный химический состав.

Состав антифрикционного чугуна АЧВ-1 ГОСТ 1585-85:

  • C углерод 2,8 — 3,5%;
  • Si кремний 1,8 — 2,7%;
  • Mn марганец 0,6 — 1,2%;
  • S сера до 0,03%;
  • P фосфор до 0,2%;
  • Cu медь до 0,7%;
  • Mg магний 0,03 — 0,08%.

Состав антифрикционного чугуна АЧВ-2 ГОСТ 1585-85:

  • C углерод 2,8 — 3,5%;
  • Si кремний 2,2 — 2,7%;
  • Mn марганец 0,4 — 0,8%;
  • S сера до 0,03%;
  • P фосфор до 0,2%;
  • Mg магний 0,03 — 0,08%.
  • Механические свойства высокопрочного антифрикционного чугуна АЧВ-1, АЧВ-2 ГОСТ 1585-85:
  • твердость АЧВ-1 составляет 210-260 НВ;
  • твердость АЧВ-2 составляет 167-197 НВ.

Состав антифрикционного чугуна АЧС-1 ГОСТ 1585-85:

  • C углерод 3,2 — 3,6%;
  • Si кремний 1,3 — 2,2%;
  • Mn марганец 0,6 — 1,2%;
  • S сера до 0,12%;
  • P фосфор 0,15 — 0,4%;
  • Cr хром 0,2 — 0,5%;
  • Cu медь 0,8 — 1,6%.

Состав антифрикционного чугуна АЧС-2 ГОСТ 1585-85:

  • C углерод 3,0 — 3,8%;
  • Si кремний 1,4 — 2,2%;
  • Mn марганец 0,4 — 0,7%;
  • Ni никель 0,2 — 0,5%;
  • S сера до 0,12 %;
  • P фосфор 0,15 — 0,4%;
  • Cr хром 0,2 — 0,4%;
  • Ti титан 0,03 — 0,1%;
  • Cu медь 0,2 — 0,5 %.

Состав антифрикционного чугуна АЧС-3 ГОСТ 1585-85:

  • C углерод 3,2-3,8%;
  • Si кремний 1,7-2,6%;
  • Mn марганец 0,3-0,7%;
  • Ni никель до 0,3%;
  • S сера до 0,12 %;
  • P фосфор 0,15-0,4%;
  • Cr хром до 0,3%;
  • Ti титан 0,03 — 0,1%;
  • Cu медь 0,2-0,5%.

Химический состав ВЧШГ. Влияние элементов на свойства чугуна

В статье Виноградова О.Н. описаны требования предъявляемые к химическому составу высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и влияние отдельных элементов на физико-механические свойства.

Физико-механические свойства материала отливки из ВЧШГ определяются химическим составом, технологией получения, условиями охлаждения, наличием легирующих элементов и др. Состав металла является одним из основных факторов, определяющих ме¬ханические свойства ВЧШГ. Рекомендуемый ГОСТ 7293-85 химический состав чугуна приведен в табл. 1.

Некоторые элементы – деглобуляторы препятствуют сфероидизации гра­фита, поэтому их содержание в чугуне не должно превышать указанных значений (РЬ < 0,009%; Вi < 0,003%; Sb < 0,026%; As < 0,08%; Ti < 0,04; Sn < 0,013%; Al < 0,3%). При постоянном производстве ВЧШГ периодически, хоть раз в две недели стоит контролировать чугун на содержание этих элеметов.

Таблица 1. Рекомендуемый химический состав ВЧШГ

Марка чугунаМассовая доля элементов, %
CSiMnPSCrCuNi
Толщина стенки отливки, ммНе более
до 50св. 50 до 100св. 100до 50св. 50 до 100св. 100
ВЧ 353,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,3-1,70,8-1,50,2-0,60,10,020,05
ВЧ 403,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,2-1,70,5-1,50,2-0,60,10,020,1
ВЧ 453,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,3-1,70,5-1,50,3-0,70,10,020,1

ВЧ 503,2-3,73,0-3,32,7-3,21,9-2,92,2-2,60,8-1,50,3-0,70,10,020,15
ВЧ 603,2-3,63,0-3,32,4-2,62,4-2,80,4-0,70,10,020,150,30,4
ВЧ 703,2-3,63,0-3,32,6-2,92,6-2,90,4-0,70,10,150,150,40,6
ВЧ 803,2-3,62,6-2,90,4-0,70,10,010,150,60,6
ВЧ 1003,2-3,63,0-3,80,4-0,70,10,010,150,60,8
Магний

Является основным элементом – сфероидезатором. Для образования графита шаровидной формы остаточное  содержание магния в чугуне должно быть не ниже 0,03%, в противном случае графит кристаллизуется в шаровидной форме только частично, вследствие чего механические свойства чугуна снижаются.  При более низком содержании магния часть графита кристаллизуется в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. Толщина стенок отливок, а следовательно и и скорость охлаждения вносят коррективы на минимальное содержание магния в чугуне, чем выше толщина стенки отливки – тем требуется более высокое содержание Mg. Обычно магния в ВЧШГ поддерживают в пределах 0,04-0,08%.

Углерод

Содержание углерода обычно поддерживают на уровне 3,2—3,6%, Увеличение содержания углерода улучшает литейные свойства ЧШГ.

Кремний

Кремний оказывает значительное влияние на микроструктуру и на меха­нические свойства ВЧШГ. При содержании З,0—3,3% кремний способствует получению устойчивой ферритной структуры в сыром состоянии; однако пластичность чугуна при этом снижается. С точки зрения пластичности лучше выдерживать содержание кремния в пределах 2,0-2,4%.

Марганец

С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. При производстве ВЧШГ с ферритной структурой в литом состоянии содержание марганца не должно превышать 0,4%.  Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0-1,3%.

Никель

Никель способствует уве­личению количества перлита в ВЧШ, причем полностью перлитная структура получа­ется уже при 4,8% Ni, а бейнитная структура — при 6,4% Ni. Влияет на тепло- и электропроводность, коррозионную стойкость и жаростойкость чугуна. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаются.

Медь

Си в количестве 1,0—1,5% приводит к образованию перлита, повышая прочность чугуна и пони­жая его пластичность. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита.

Алюминий

Оказывает вредное влияние на ВЧШГ, способствуя образованию ПГ уже при содержании 0,2% и особенно при 0,25—0,6%.

Молибден

Способствует измельчению перлита и графитовых включений.

Сера

Самая вредная примесь. Чем выше содержание серы в “исходном чугуне”, тем труднее получить полностью (идеально) шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства. Содержание серы в исходном жидком чугуне до модифицирования не должно превышать 0,03%, для внутриформенного модифицирования желательно иметь значение не выше 0,02% или даже ниже.

Фосфор

Примесь. Оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства, образую фосфидную эвтектику (ФЭ), снижает относительное удлинение и ударную вязкость. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%.

Хром

Примесь. С увеличением содержания хрома, в определенных пределах, повышаются жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость. Способствует образованию карбидов потому его содержание в ЧШГ не должно превышать 0,1%.

Литература

  1. Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х томах, том 1. Киев, «Высшая школа», 1977 г.
  2. Могилёв В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М.: Машиностроение, 1988. – 272 с.
  3. Справочник по чугунному литью./Под редакцией д.т.н. Н.Г. Гиршовича. – 3-е изд. перераб. и дополн. Л.: Машиностроение, 1978 – 758 с.
  4. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом/Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П.А. – Киев: Наукова думка, 1986 – 248 с.

Tags:

Получение ВЧШГ

Хромистый чугун для банных печей

Однако не стоит забывать, что большинство производителей в качестве исходного сырья используют чугунный лом и при выплавке чугуна не контролируют химический состав. Именно поэтому при изготовлении ответственных изделий из чугуна следует обращаться к проверенным производителям, которые готовы предоставить сертификат соответствия либо результат химического анализа.

Чугунная болванка является наиболее оптимальным теплоносителем в банных печах. Особенно в банных печах каменках с прямым нагревом камней. По сравнению с традиционными камнями чугун имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • Долговечность — как следствие экономичность
  • Высокая прочность
  • Высокая теплоемкость

Чугун — это сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2.14%. Наиболее распространённой маркой чугуна является СЧ10-СЧ20. Большинство отливок печного и художественного литья отливаются именно из этих марок.

СЧ — расшифровывается как серый чугун (ГОСТ1412−85) — чугун, с ферритной металлической основой (СЧ10) и графитовыми включениями в виде пластин. Он обладает высокой жидкотекучестью, малой усадкой, хорошими механическими свойствами и может быть выполнен в любых плавильных агрегатах. СЧ10-СЧ20 широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Однако серый чугун при высоких температурах имеет повышенную склонность к окислению.

Дело в том, что углерод в сером чугуне находится в виде графита (рисунок 1), который имеет крайне низкую плотность и является каналом для проникновения окислительного газа. Графит может вступать во взаимодействие с окислительным газом или вовсе выгорать.

Рисунок 1 — микроструктура серого чугуна (СЧ10)

На практике происходит следующее: болванки из серого чугуна разогревают до температур порядка 500 — 700 °C, и затем обильно поливают водой. Взаимодействие с водой приводит к сильному термическому удару. Пары воды, являясь агрессивной средой, и, взаимодействуя с болванкой из серого чугуна — разрушают болванку изнутри.

Подавляющее большинство чугунных изделий для бани, точнее, для банных печей (бруски, ядра), представленных сегодня на российском рынке, выполнены именно из самого дешевого серого чугуна. Поэтому так много негативных отзывов о результатах его использования. Но марок чугуна огромное количество и, как будет показано ниже, крайне важен правильный выбор изделий именно определенных марок для достижения наилучшего результата!

Крайне не рекомендуется использовать болванки из серого чугуна в качестве теплоносителей в бане!

Наиболее целесообразно использование чугунов именно с добавлением хрома — хромистых чугунов (ГОСТ 7769−82) в качестве теплоносителей бани.

По своей структуре хромистый чугун принципиально отличается от серого. В чугунах с добавлением хрома углерод выделяется в виде цементита. Цементит является очень твёрдой и плотной структурой, за счёт чего не снижается общая плотность чугуна и не происходит внутреннего окисления (разрушения) чугуна.

Легирование чугуна малыми добавками хрома (не более 4%) повышает окалиностойкость за счёт измельчения графита и уменьшения его количества в структуре.

Низкохромистые чугуны марки ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3 содержат от 0.4 до 3% хрома и характеризуются более высокой жаростойкостью, чем обычные серые чугуны. Эти чугуны должны иметь перлитную структуру металлической основы с пластинчатым графитом. Однако по мере повышения содержания хрома в чугунах появляются включения эвтектического цементита. Для предотвращения образования цементита увеличивают содержание кремния и углерода, модифицируют чугун.

Чугуны с содержанием свыше 4−7% Cr — белые чугуны. Большая часть хрома входит в состав цементита, а при нагреве чугуна — металлическая основа окисляется с образованием оксидов типа Fe2О3, не препятствующих дальнейшему окислению чугуна.

Существенное повышение жаростойкости хромистых чугунов достигается при содержании в них хрома свыше 15%. При высоком содержании хрома при нагреве чугуна на поверхности образуется оксидная пленка (FeO Cr2О3), имеющая высокую плотность и прочное сцепление с металлической основой. В результате существенно повышается окалиностойкость чугуна. По мере повышения содержания хрома возрастает температура, при которой чугун сохраняет высокую жаростойкость (рисунок 2).

Рисунок 2 — Влияние хрома на жаростойкость чугуна

Таблица 1 — Влияние хрома на жаростойкость чугуна

Cr, %

15−17 (ЧХ16)

20−25 (ЧХ22)

20−30 (ЧХ28)

30−36 (ЧХ32)

T, °C

900

1000

1100

1300

Высокохромистые чугуны ЧХ16, ЧХ28, ЧХ32 имеют существенно более высокую жаростойкость чем низкохромистые благодаря стабильной структуре легированного белого чугуна и высокой окалиностойкости матрицы. В таблице 2 приведены химический состав и механический свойства чугунов низких и высоких марок.

Таблица 2 — Хим. состав и механические свойства жаростойких чугунов

Марка чугуна

Содержание элементов, %

σB, МПа

σизг., МПа.

Твёрдость, HB

С

Si

Mn

Cr

P

S

(Не более)

(Не менее)

ЧХ1

3.0−3.8

1.5−2.5

1.0

0.40−1.00

0. 3

0.12

170

350

207−286

ЧХ2

3.0−3.8

2.0−3.0

1.0

1.01−2.00

0.3

0.12

150

310

207−286

ЧХ3

3.0−3.8

2.8−3.8

1.0

2.01−3.00

0.3

0.12

150

310

228−364

ЧХ16

1.6−2.4

1.5−2.2

1.0

13.0−19.0

0.10

0.05

350

700

400−450

ЧХ28

0.5−1.6

0.5−1.5

1.0

25.0−30.0

0.10

0. 08

370

560

215−270

ЧХ32

1.6−3.2

1.5−2.5

1.0

30.0−34.0

0.10

0.08

290

490

245−340

Область применения изделий из хромистого чугуна

Низкохромистые чугуны ЧХ1,2,3 жаростойки в воздушной окислительной среде при температуре до 700 °C. Высокохромистые до 1200 °C. Помимо высокой жаростойкости, высокохромистые чугуны износостойки, поэтому применяются для деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания при высоких температурах окислительных газовых сред.

Таблица 3 — Область применения хромистых чугунов

Марка чугуна

Жаростойкость в воздушной среде до

Применение

ЧХ1

500°C

Холодильные плиты, детали газотурбинных двигателей

ЧХ2

600°C

Детали термических печей

Плиты тушильных вагонов

ЧХ3

700°C

ЧХ16

900°C

Печная арматура

ЧХ32

1100°C-1150°C

По сравнению с серым чугуном, хромистый имеет низкую теплопроводность и теплоёмкость, т. е. хромистый чугун прогревается чуть медленнее серого.

Хромистые чугуны высоких марок также применяются для изготовления усиленных колосников.

Массивные болванки из хромистого чугуна являются идеальной заменой камням в банных печах. Фактически их срок службы в бытовых условиях не ограничен. Разовое приобретение комплекта гарантирует отсутствие проблем на долгие годы. Быстрее развалится печь, нежели выйдут из строя болванки из хромистого чугуна.

Накапливая тепло в процессе топки, чугунные изделия впоследствии отдают его ровно также, как и камни, создавая мелкодисперсный пар и не требуя ни обслуживания, ни частой замены. Стоимость разовой закладки болванок из хромистого чугуна несколько выше стоимости разовой закладки камней. Однако в случае с хромистым чугуном — это разовая покупка на всю жизнь. А в случае с камнями — покупка на год!

Следовательно, для кирпичных банных печей с прямым нагревом камней альтернативы брускам из хромистого чугуна фактически нет! Это надежные, долговечные, экологически безопасные изделия!

Это давно поняли в банях промышленного масштаба (общественных банях) где давно камни были заменены именно на болванки из хромистого чугуна.

В кирпичных банных печах каменках с опосредованным нагревом камней (где камни лежат в металлическом ящике), а также для металлических или чугунных банных печей шары или кубы из хромистого чугуна можно использовать в комбинации с натуральным камнем. Это в разы увеличит износостойкость закладки.

Чугун и ковкий чугун

Чугун

Чугун был и будет основным материалом для изготовления корпусов и коробок передач средних и больших размеров. Чугун был предпочтительнее по многим причинам, основная причина в том, что с ним проще работать, чем с ковким чугуном. Другие причины включают:

  1. Конструктивная жесткость
  2. Высокая прочность по стандартам сжатия
  3. Отношение прочности к массе
  4. Высокая обрабатываемость
  5. Коррозионностойкий
  6. Отличная способность литья деталей и сложных форм
  7. Звукопоглощающие
  8. Снижение затрат и высокая доступность необходимого сырья

Возможно, вы слышали, что кто-то называет чугун 30-го, 20-го или любого другого сорта. Чугун бывает разных марок в зависимости от химического состава чугуна. Состав утюга можно изменять по-разному в зависимости от области применения, в которой будет использоваться утюг. Некоторые отливки могут выдерживать огромное давление, в то время как другие могут вообще не находиться под каким-либо давлением. Например, в качестве материала корпуса чаще всего используются чугуны марок от 20 до 30. Это связано с тем, что корпуса обычно находятся под большим давлением, и в США химический состав класса 30 рассчитан на предел текучести 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Ковкий чугун

Ковкий чугун обычно используется там, где требуется более прочный материал, чтобы выдерживать более высокие давления. Подобно чугуну, высокопрочный чугун создается путем изменения химического состава, а также процесса производства чугуна. По сравнению с чугуном ковкий чугун обычно вдвое прочнее и почти так же прочен, как сталь. Также похож на чугун, ковкий чугун обладает многими из тех же преимуществ, например:

  1. Конструктивная жесткость
  2. Высокая прочность на сжатие
  3. Отношение прочности к массе
  4. Коррозионностойкий

Однако ковкий чугун также имеет преимущество, которого просто не может предложить чугун. Химический состав ковкого чугуна позволяет материалу быть более гибким и эластичным, чем чугун. Это связано с круглым зерном по сравнению с чешуйчатым зерном чугуна (как показано на рисунках). Хотя ковкий чугун может выдерживать более высокие давления, сохраняя при этом гибкость, у ковкого чугуна есть недостатки. Ковкий чугун сложнее лить, чем чугун, и для него требуются другие модели из-за более высокой степени усадки. В следующей таблице они сравниваются.

Материал л Недвижимость Сильные стороны Слабые стороны
Чугун
 Растяжение 
 FC200 ≥ 200 Н / мм2 [29 008 фунтов на квадратный дюйм] 
FC250 ≥ 250 Н / мм2 [36 259 фунтов на квадратный дюйм]
A48 № 35 ≥ 35 000 фунтов на квадратный дюйм [241 Н / мм2]
A48 № 40 ≥ 40 000 фунтов на квадратный дюйм [275 Н / мм2]

  • Высокая прочность / вес
  • Низкая стоимость производства
  • Высокая обрабатываемость
  • Гашение вибрации
  • Ударная нагрузка от умеренной до отличной
  • Превосходная прочность на сжатие по сравнению со сталью
  • Низкая прочность на разрыв
  • Более хрупкий при использовании для ударных нагрузок
  • Температуры ниже 30F / 0C чувствительны к термическому / ударному удару и хрупкому разрушению.
Ковкий чугун
 Растяжение 
 FCD450 ≥ 450 Н / мм2 [65 260 фунтов на квадратный дюйм] 
A536 65-45-12 ≥ 65 000 фунтов на квадратный дюйм [448 Н / мм2]
Удельный вес
FCD450 ≥ 280 Н / мм2 [40 610 фунтов на квадратный дюйм] A536 65-45-12 ≥ 45 000 фунтов на квадратный дюйм [310 Н / мм2]
Удлинение
FCD450-10> 10% A536 65-45-12> 12%
 
  • Высокая стойкость к разрушению
  • Высокая усталостная прочность
  • Высокая обрабатываемость
  • Гашение вибрации
  • Отлично подходит для ударных нагрузок
  • Низкая стоимость производства
  • Коэффициент расширения немного выше, чем у чугуна
  • немного более низкая обрабатываемость по сравнению с чугуном
  • Немного более хрупкий, чем чугун, при температуре ниже -25 ° C (-13F)

Каталожные номера:

  Дж. Р. Дэвис, Справочник по специальности ASM, Cast Iron, ASM International, 1996;   Э. Оберг и др., Справочник по машинному оборудованию, 25-е издание, Industrial Press, Inc., Нью-Йорк, 1996;   H.E. Бойер, Т. Галл, Справочник по металлам, Настольное издание, Американское общество металлов, 1985;   Сборник данных по металлам, Японская ассоциация стандартов, Токио, Япония, 1984  
  

cast_iron

v • d • e

Фазы сплава железа

Аустенит (γ-железо; твердый)
Бейнит
Мартенсит
Цементит (карбид железа; Fe 3 C)
Ледебурит (феррит-цементитная эвтектика, 4.3% углерода)
Феррит (α-железо, δ-железо; мягкий)
Перлит (88% феррит, 12% цементит)
Сфероидит

Виды стали

Углеродистая сталь (до 2,1% углерода)
Нержавеющая сталь (легированный хромом)
Сталь HSLA (высокопрочная низколегированная)
Инструментальная сталь (очень твердая; термообработанная)

Прочие материалы на основе железа

Чугун (> 2. 1% углерода)
Кованое железо (почти без углерода)
Ковкий чугун

Чугун обычно относится к серому чугуну, но определяет большую группу сплавов железа, которые затвердевают с эвтектикой.

Рекомендуемые дополнительные знания

Обзор

Железо (Fe) составляет более 95% материала сплава, а основными легирующими элементами являются углерод (C) и кремний (Si).Количество углерода в чугунах составляет 2,1–4%, а железные сплавы с меньшим содержанием углерода по определению относятся к углеродистой стали. Чугуны содержат значительное количество кремния, обычно 1–3%, и, следовательно, эти сплавы следует рассматривать как тройные сплавы Fe-C-Si.

Несмотря на это, принципы затвердевания чугуна понятны из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод, где точка эвтектики находится при 1154 ° C и 4,3 мас. % Углерода. Поскольку чугун имеет почти такой состав, его температура плавления от 1150 до 1200 ° C примерно на 300 градусов ниже, чем температура плавления чистого железа.Чугун имеет тенденцию быть хрупким, если название конкретного сплава не предполагает иное. Цвет поверхности излома может быть использован для идентификации сплава: примеси карбида позволяют трещинам проходить прямо насквозь, в результате чего получается гладкая, «белая» поверхность , а чешуйки графита отклоняют проходящую трещину и инициируют бесчисленные новые трещины в качестве материала ломается, в результате чего поверхность становится шероховатой серый .

Обладая низкой температурой плавления, хорошей текучестью, литейными качествами, превосходной обрабатываемостью и износостойкостью, чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения, включая трубы, детали машин и автомобилей.

Производство

Чугун получают путем переплавки передельного чугуна, часто вместе с значительным количеством железного лома и стального лома, и принятия различных мер по удалению нежелательных примесей, таких как фосфор и сера. В зависимости от области применения содержание углерода и кремния снижается до желаемых уровней, которые могут 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.

Чаще всего чугун плавят в небольшой доменной печи, известной как вагранка (более подробную информацию см. В доменной печи).После завершения плавки расплавленный чугун удаляют или разливают в ковш из копилки доменной печи. Этот процесс был разработан китайцами, чьи новаторские идеи произвели революцию в области металлургии. Раньше железо плавили в воздушной печи, которая является разновидностью отражательной печи.

Разновидности чугуна

Серый чугун

Основная статья: Серый чугун

Кремний необходим для производства серого чугуна , в отличие от белого чугуна.Когда кремний легирован ферритом и углеродом в количестве около 2 процентов, карбид железа становится нестабильным. Кремний заставляет углерод быстро выходить из раствора в виде графита, оставляя матрицу из относительно чистого мягкого железа. Слабая связь между плоскостями графита приводит к высокой энергии активации роста в этом направлении, что приводит к образованию тонких круглых чешуек. Эта структура имеет несколько полезных свойств.

Металл слегка расширяется при затвердевании по мере выделения графита, что приводит к острым отливкам.Содержание графита также обеспечивает хорошую коррозионную стойкость.

Графит действует как смазка, улучшая износостойкость. Исключительно высокая скорость звука в графите придает чугуну гораздо более высокую теплопроводность. Поскольку феррит настолько отличается в этом отношении (имеет более тяжелые атомы, связанные гораздо менее прочно), фононы имеют тенденцию рассеиваться на границе раздела между двумя материалами. На практике это означает, что чугун имеет тенденцию «гасить» механические колебания (включая звук), что может способствовать более плавной работе оборудования.

Все свойства, перечисленные в предыдущем абзаце, облегчают обработку серого чугуна. Острые края чешуек графита также имеют тенденцию концентрировать напряжение, что позволяет гораздо легче образовывать трещины, так что материал может быть удален гораздо более эффективно.

Однако более легкое образование трещин может быть недостатком после завершения обработки изделия: серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь. Также трудно сваривать.

Серый чугун, обладающий высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, часто используется для изготовления чугунной посуды и роторов дисковых тормозов.

Сплавы чугуна прочие

При более низком содержании кремния и более быстром охлаждении углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы Fe 3 C, а не графита. Цементит, который выделяется из расплава, образует относительно большие частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит). Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут препятствовать пластической деформации, препятствуя движению дислокаций через ферритную матрицу).Скорее, они увеличивают объемную твердость чугуна просто за счет своей очень высокой твердости и значительной объемной доли, так что объемная твердость может быть аппроксимирована правилом смесей. В любом случае они предлагают твердость за счет прочности. Поскольку карбид составляет значительную долю материала, белый чугун с полным основанием можно отнести к кермету. Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструктивных элементах, но, обладая хорошей твердостью и устойчивостью к истиранию, а также относительно невысокой стоимостью, он находит применение в таких областях, как износостойкие поверхности (рабочее колесо и спиральная камера) шламовых насосов, гильзы корпуса и подъемные штанги в шаре мельницы и автогенные мельницы, шары и кольца в измельчителях угля и (возможно?) шары для подшипников качения и зубья экскаваторного ковша обратной лопаты (хотя в последних двух применениях обычно используются высококачественные кованые высокоуглеродистые мартенситные стали и литые соответственно среднеуглеродистые мартенситные стали).

Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы расплав полностью застыл в виде белого чугуна. Тем не менее, быстрое охлаждение можно использовать для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя сердцевину из серого чугуна. Полученная отливка, получившая название «охлажденная отливка », имеет преимущества твердой поверхности и несколько более жесткой внутренней части.

Белый чугун также можно изготавливать, используя в чугуне высокое содержание хрома; Cr является сильным карбидообразующим элементом, поэтому при достаточно высоком содержании хрома выделение графита из чугуна подавляется.Сплавы из белого чугуна с высоким содержанием хрома позволяют отливать массивные отливки (например, крыльчатку массой 10 тонн) в песчаные формы, т.е. не требуется высокая скорость охлаждения, а также обеспечивают впечатляющую стойкость к истиранию.

Ковкий чугун сначала представляет собой отливку из белого чугуна, которая затем подвергается термообработке при температуре около 900 ° C. В этом случае графит отделяется гораздо медленнее, так что поверхностное натяжение успевает превратить его в сфероидальные частицы, а не хлопья. Из-за их более низкого соотношения сторон сфероиды относительно короткие и далеко друг от друга, и имеют меньшее поперечное сечение по сравнению с распространяющейся трещиной или фононом.У них также есть тупые границы, в отличие от чешуек, что снижает проблемы концентрации напряжений, с которыми сталкивается серый чугун. В целом ковкий чугун по своим свойствам больше похож на низкоуглеродистую сталь. Существует предел того, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она сделана из белого чугуна.

Более поздней разработкой является чугун с шаровидным графитом или ковкий чугун . Крошечные количества магния или церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост выделений графита за счет связывания с краями графитовых плоскостей.Наряду с тщательным контролем других элементов и времени, это позволяет углю отделяться в виде сфероидальных частиц по мере затвердевания материала. Свойства аналогичны ковкому чугуну, но детали можно отливать с большим сечением.

Переработка чугуна

В целях утилизации лома чугун подразделяется на два типа. Один из них — HMS 1, что означает сорт тяжелого плавящегося лома 1, и HMS 2, что означает сорт тяжелого плавящегося лома 2.

Историческое использование

Поскольку чугун сравнительно хрупкий, он не подходит для целей, где требуется острый край или гибкость.Он прочен при сжатии, но не при растяжении. Чугун был впервые изобретен в Китае (см. Также: Ду Ши), его разливали в формы для изготовления оружия и фигурок. Исторически сложилось так, что его самые ранние применения включали пушку и выстрел. В Англии мастера по производству железа из Уилда продолжали производить их до 1760-х годов, и это было основной функцией черной металлургии там после Реставрации, хотя, вероятно, это была лишь небольшая часть промышленности там ранее.

Чугунные котлы в то время изготавливались на многих английских домнах. В 1707 году Авраам Дарби запатентовал метод изготовления кастрюль (и чайников) тоньше и, следовательно, дешевле, чем могли бы 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 доменных печей, работающих на коксе.

Развитие паровой машины Томасом Ньюкоменом открыло дальнейший рынок для чугуна, поскольку он был значительно дешевле латуни, из которой первоначально были сделаны цилиндры двигателя.Ярким представителем чугуна был Джон Уилкинсон, который, среди прочего, отливал цилиндры для многих улучшенных паровых двигателей Джеймса Ватта до основания литейного завода в Сохо в 1795 году.

Мосты чугунные

Основное использование чугуна в строительных целях началось в конце 1770-х годов, когда Авраам Дарби III построил Железный мост, хотя короткие балки использовались до моста, например, в доменных печах в Коулбрукдейле. За этим последовали другие, и чугунные мосты стали обычным явлением по мере того, как промышленная революция набирала обороты. Томас Телфорд использовал материал для своего моста вверх по течению в Билдвас, а затем для акведука через канал в Лонгдон-он-Терн на канале Шрусбери. За ним последовали впечатляющий акведук Чирк и захватывающий акведук Понцисилт, оба из которых продолжают использоваться после недавних реставраций. Мосты с чугунными балками широко использовались ранними железными дорогами, такими как мост Уотер-стрит на конечной станции Манчестера Ливерпульской и Манчестерской железных дорог. Однако проблемы возникли, когда такой мост рухнул вскоре после открытия в 1846 году.Катастрофа моста Ди была вызвана чрезмерной нагрузкой в ​​центре балки проезжающим поездом, и многие подобные мосты пришлось снести и восстановить, часто из кованого железа. Мост был плохо спроектирован и был связан ремнями из кованого железа, которые, как ошибочно полагали, укрепляли конструкцию. Тем не менее, чугун продолжал использоваться для структурной поддержки, пока катастрофа на железнодорожном мосту Тей в 1879 году не создала кризис доверия к материалу. Однако произошли и другие обрушения моста, кульминацией которых стала железнодорожная авария на Норвудском перекрестке в 1891 году.Тысячи чугунных рельсов под мостами были в конечном итоге заменены стальными аналогами.

Текстильные фабрики

Другое важное применение было на текстильных фабриках. Воздух в них содержал легковоспламеняющиеся волокна пряденного хлопка, конопли или шерсти. В результате текстильные фабрики имели угрожающую тенденцию сгорать. Решение заключалось в том, чтобы построить их полностью из негорючих материалов, и было сочтено удобным снабдить здание железным каркасом, в основном из чугуна.Это заменило горючее дерево. Первое такое здание было в Дитерингтоне в Шрусбери. Многие другие склады были построены с использованием чугунных колонн и балок, хотя было много обрушений из-за неправильной конструкции, дефектных балок или перегрузки.

Во время промышленной революции чугун также широко использовался для изготовления рамы и других неподвижных частей машин, включая прядильное, а позднее и ткацкое оборудование на текстильных фабриках. Чугун стал широко распространенным материалом, и во многих городах были литейные производства, производящие машины не только для промышленности, но и для сельского хозяйства.

Сравнительные характеристики чугунов [1]

Имя Номинальный состав [2] Форма и состояние Предел текучести [3] Предел прочности при растяжении [4] Удлинение [5] Твердость [6] Использование
Серый чугун (ASTM A48) C 3,4, Si 1,8, Mn 0,5 Литой 25 0.5 180 Блоки двигателей, маховики, шестерни, станины станков
Белый С 3,4, Si 0,7, Mn 0,6 Литой (как литой) 25 0 450 Опорные поверхности
Ковкий чугун (ASTM A47) C 2,5, Si 1,0, Mn 0,55 Литой (отожженный) 33 52 12 130 Осевые подшипники, опорные колеса, автомобильные коленчатые валы
Ковкий чугун или чугун с шаровидным графитом С 3. 4, P 0,1, Mn 0,4, Ni 1,0, Mg 0,06 Литой 53 70 18 170 Шестерни, кулачки, коленчатые валы
Ковкий чугун или чугун с шаровидным графитом (ASTM A339) Литой (закалка) 108 135 5 310
Никель-твердый тип 2 C 2,7, Si 0,6, Mn 0,5, Ni 4,5, Cr 2,0 Песок литье 55 550 Прочность
Ni-резист типа 2 С 3. Шкала Бринелля

См. Также

  • Литье в песчаные формы
  • Посуда чугунная
  • Механическая банка
  • Архитектура чугунная

Список литературы

  • Джон Глоаг и Дерек Бриджуотер, История чугуна в архитектуре , Аллен и Анвин, Лондон (1948)
  • Питер Р. Льюис, Красивый железнодорожный мост Серебристого Тей: повторное исследование катастрофы на мосту Тей 1879 года , Tempus (2004) ISBN 07524 3160 9
  • Питер Р. Льюис, Бедствие на Ди: Немезида Роберта Стивенсона 1847 года , Темпус (2007) ISBN 0 7524 4266 2
  • Джордж Лэрд, Ричард Гундлах и Клаус Рериг, Справочник по износостойкому чугуну , ASM International (2000) ISBN 0-87433-224-9

cast iron — Перевод на французский — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Указан предпочтительный состав чугуна .

Преференциальный состав fonte est spécifiée.

А вот чугун нельзя раскатывать в полосу из листа.

Mais la fonte ne peut être luminée en bandes ou feuilles.

Умеренный дом — еще одна теплица, также из чугуна , укрывающая огромные пальмы.

La serre Temperate House — это настоящий дом для серра, également en fer forgé , abritant de grands palmiers.

В проекте ремонта удачно сочетаются оригинальные мозаичные полы с маркетри и чугунная лестница с современным урбанистическим стилем.

Реализован проект отеля Regina на основе оригинальной торговой марки и обуви , созданной для в урбанистическом стиле.

Заявленные изобретения относятся к металлургии и предполагают производство стали из чугуна .

L’invention se report au domaine de la métallurgie et Concerne la production d’acier à partir de fonte .

Способ производства отливок из чугуна с кристаллами уплотненного графита.

Процесс производства цветов из fonte comportant des cristaux de graphite compacté.

Метод прогнозирования микроструктуры затвердевающего чугуна

предварительная обработка микроструктуры исходной микроструктуры fonte se solidifiant

Клапаны из обычного чугуна или аналогичного материала не принимаются.

Les sectionnements en fonte ordinaire ou matériau de même nature sont interdits.

Устройство и метод бесконтактного измерения внутреннего покрытия для чугунных труб

Dispositif et procédé de mesure sans contact de revêtements internes de tuyaux de fonte

Раскрыта отливка из белого чугуна из сплава .

L’invention Concerne le moulage d’un alliage de fonte blanc.

ротор дискового тормоза с серым чугунным составом

Свободный ротор с дисковой композицией на основе fonte grise

Корпус фланца изготовлен из чугуна с шаровидным графитом .

Корпус невесты реализован на fonte nodulaire.

Изобретение относится к модификатору для производства чугуна с пластинчатым, уплотненным или сфероидальным графитом.

Изобретение относится к модификатору для производства цвета компактного или сфероидального графитового пластика.

Конструкция выполнена из стандартных огнеупорных материалов, т.е.е. чугун .

La construction est en matériaux réfractaires Traditionalnels, voire en fonte .

Однако для некоторых применений необходимо было использовать чугун .

Toutefois, dans specific cas, l’utilisation de tuyaux en fonte était nécessaire.

Известные чугунные сплавы имеют пределы использования в отношении температуры.

Союз фон не ограничен в приложениях, вступающих в силу температуры.

Изобретение относится к чугуну и материалу с пластинчатым графитом.

Изобретение относится к материалу на основе и представляет собой структуру на графитовой пластине.

Раскрыты способы и композиции для обеспечения прочного антипригарного покрытия на поверхностях из стали и / или чугуна .

Изобретение относится к процессам и композициям для защиты от адгезии, долговечности, для поверхностей на fonte et / ou acier.

Предложен способ обработки шаровидным графитом для получения чугуна с шаровидным графитом .

Это изобретение относится к процессу сфероидизации для производства fonte ductile.

Архитектор Шарль Байарже спроектировал чугунные стойки и киоски из чугуна .

L’architecte Charles Baillargé — это эскизы планов светильников fonte et les kiosques. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены.