Белый и серый чугун: Чем отличается серый чугун от белого

alexxlab | 27.10.1992 | 0 | Разное

Содержание

Белый и серый чугун | Справочник конструктора-машиностроителя

?Чугун – это сплав железа с углеродом.
Чугун содержит углерод – 2, 14 % и более дешевый материал, чем стали.
Он обладает пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами.
Из чугунов можно делать отливки более непростой фигуры, чем из сталей.
Литая структура чугунов содержит концентраторы напряжений, в качестве которых могут быть недостатки : пористость, ликвационная неоднородность, трещинки.

Включая небольшое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать сей материал для подробностей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам.
В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, ведущие ;
в автостроении – блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления.

Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

2 ) Другой группу Б.
чугуна составляет : а ) чугун так именуемого мокрого прохода.
Обстоятельства его приобретения будут видимы при описании доменной плавки ( см.
Домна ) ;
тут же довольно упомянуть, что Б.
, который нельзя отменить углеродом, полученный из чистых руд, представляет самый удобный материал для пудлингового передела.
К этой же группе принадлежит также б ) Б.
чугун с небольшим содержанием углерода, извлеченный из настоящих, но нелегко восстановимых и трудноплавких руд при спелом ходе домны ;
такой чугун, особливо же ближайший к третному жесткому ( изгиб белый с темными крапинками ) есть наилучший материал для изготовления изделий так называемого ковкого чугуна ( см.
Чугун ).
Содержание углерода в

чугунах этой группы не превосходит 3%, количество же кремния всегда ниже, чем у чугунов серых и не часто достигает до 0, 4%.

Чугу?н — сплав железа с углеродом ( и прочими элементами ).
Содержание углерода в чугуне не менее 2, 14 % ( точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний ) : меньше — сталь.
Углерод придаёт сплавам железа крепость и 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 высокопрочные чугуны.
Чугуны держат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в отдельных событиях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др. ).

Обыкновенно, чугун хрупок.

чугунов серых и не часто достигает до 0, 4%.

Высокопрочный чугун – это чугун, в котором графит имеет шаровидную фигуру.
Повышение крепости и пластичности чугуна достигается модифицированием, обеспечивающим получение глобулярного ( сфероидального ) графита вместо пластинчатого.
Поверхность графита сфероидальной формы имеет меньшее касательство к объему и определяет наибольшую сплошность металлической основы и прочность чугуна.
Такая форма графита получается при присадках в жидкий чугун магния ( М ) или церия ( Се ).

Белый чугун – это чугун, у которого углерод химически соединен с железом.
Углерод в белом чугуне

находится в виде цементита Fe 3 C – объединенное состояние.
Цементит придает излому чугуна блеск, а, который нельзя отменить цвет.
Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в объединенном состоянии, приобрел звание белого чугуна.
Белый, который был помянут для переработки в сталь, называется передельным чугуном ГОСТ 805 – 95, он содержит пониженное количество кремния и повышенное содержание марганца.
Подробности из белого чугуна получают методом литья.
Специальное легирование и замедленное охлаждение, а также последущая термическая обработка позволяют получить ковкий чугун.

осматривать Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, трудно обрабатывается резаньем.
Дальнейшая металлобработка крайне затруднена из – за высокой поверхостной твердости материала.

Металлобработка белого чугуна производится инструментом из быстрорежущей стали Р18 или Р6М5.
Чистовая обработка инструментом из стали P12Ф3 смотреть Химический состав белого чугуна Химический состав передельного чугуна ГОСТ 805 – 95

Ковкий чугун обладает повышенной крепостью при растяжении, невысокой пластичностью и рослым сопротивлением удару.
По механическим характеристикам он занимает промежуточное положение между сталью и серым чугуном.
В зависимости от способа производства ковкий чугун разделяется на ферритный ( черносердечный ) и перлитный ( белосердечный ).
Отливки из ферритного ковкого чугуна получают отжигом в нейтральной сфере ( коробки с отливками засыпают песочком ).
Этот чугун

в изломе имеет темную бархатистую сердцевину со светлым ободком.
Ферритный ковкий чугун имеет следующий химический состав : 1, 75 – 2, 3% С ;
0, 85 – 1, 2% Si ;
0, 5 – 0, 6% Мn ;
не более 0, 2% Р и не более 0, 12% S.
С уменьшением содержания углерода механическая прочность чугуна возрастает, а литейные свойства ухудшаются.

4 ) В четвертую группу должно отложить : а ) Б.
, который программируется через отбеливание чистого серого, и б ) Б.
, который программируется при рафинировании нечистых серых чугунов.
побочные Обе эти операции имеют значение при кричном или пудлинговом переделе.
Отбеливание через расплавление и затем быстрое охлаждение делает металл способнее к выгоранию углерода, через что передел в железо идет скорее.
Серый, который был помянут расплавлению и рафинированию, т. е. подвергнутый окислительному влиянию дутья ( очищение 76 пудов чугуна

длится около 2? часов ) претерпевает более глубокое изменение, а именно при этом выделяются не только углерод и большая часть кремния, но и значительная часть серы и фосфора ( угар металла доходит до 10% ) ;
подобным типом белый рафинированный чугун способен давать при своем переделе в железо металл высшего качества.

Разница между серым чугуном и белым чугуном

Как все мы знаем, существует несколько типичных типов чугуна, таких как серый чугун, белый чугун и ковкий чугун в зависимости от состава углерода и кремния. Большая часть или весь углерод в чугуне существует в виде чешуйчатого графита в свободном состоянии. Серый чугун является наиболее распространенным и широко используемым чугуном. Его графит распределен в чешуйках, а трещина темно-серая. Содержание углерода в сером чугуне составляет более 4,3%. Согласно положению химического состава на фазовой диаграмме Fe-C, серый чугун можно разделить на субэвтектический, эвтектический и гиперэвтектический. Структура затвердевания серого чугуна включает первичный аустенит, первичный графит, эвтектику (эвтектический аустенит) и эвтектику роста границ зерен.

Серый чугун образуется при медленном охлаждении в процессе плавки. Присутствие большого количества кремния может способствовать графитизации. Серый чугун – это высокопрочный инокулированный чугун (также известный как метаморфный чугун), который получают путем инокуляции. Имеет отличное литье, резку, износостойкость и амортизацию. Прочность на сжатие и твердость близки к прочности углеродистой стали, но прочность на разрыв и пластичность ниже, а хрупкость выше. Это наиболее широко используемый чугун из-за его простого производственного процесса и низкой цены, в основном используемый в машиностроении для изготовления станины, цилиндра, коробки и других конструкционных деталей.

Белый чугун, иногда известный как ковкий чугун, представляет собой углерод в пермеат (Fe3c) карбидной формы, не содержит графита, трещин, микроструктуры белого чугуна. Его содержание углерода составляет около 2,5%, а содержание кремния ниже 1%. Чтобы требовать более высокой твердости поверхности и износостойкости, на поверхности литья белого железа имеется метод охлаждения, при котором сердцевина из серого чугуна сохраняется, поэтому его также называют «чугунным чугуном». Белый чугун можно разделить на: субэвтектический белый чугун (CE 4,3%,> 4,3%, Sc> 1). 1),> Степень эвтектики (Sc) относится к отношению содержания углерода в чугуне к фактическому содержанию углерода в точке эвтектики.

Белый чугун твердый и хрупкий, его нелегко обрабатывать, редко используют непосредственно в отливочных деталях, он обычно используется в некоторых твердых и износостойких деталях, таких как ролики на прокатных станах, колесо железных дорог, сельскохозяйственные инструменты, мелющие шары, ножи, насосы, ролики, т. д.

Ps: Эквивалентные материалы из разных стран:

Соединенные Штаты Америки

ASTM A48

ISO

185

Европа

EN 1561

Япония

JIS G5501

Россия

ГОСТ 1412

Китай

GB T9439

No. 20

F11401

100

GJL-100

ДЛ-1010

FC100

сч10

HT10 (HT10-26)

No.25A

F11701

150

GJL-150

JL-1020

FC 150

сч15

HT150 (HT15-33)

No.30A

F12101

200

GJL-200

JL-1030

FC 200

сч20

HT200 (HT20-40)

No.35A

F12401

No.40A

F12801

250

GJL-250

JL-1040

FC 250

сч25

HT250 (HT25-47)

No. 45A

F13301

300

GJL-300

ДЛ-1050

ФК 300

сч30

HT300 (HT30-54)

No.50A

F13501

350

GJL-350

JL-1060

FC 350

сч35

HT350 (HT35-61)

Разница между серым чугуном и белым чугуном

Как мы все знаем, существует несколько типичных типов чугуна, таких как серый чугун, белый чугун и ковкий чугун, в зависимости от состава углерода и кремния. Большая часть или весь углерод в чугуне существует в виде чешуйчатого графита в свободном состоянии. Серый чугун является наиболее распространенным и широко используемым чугуном. Его графит распределен в виде чешуек, а излом темно-серого цвета. Содержание углерода в сером чугуне более 4,3%. По положению химического состава на фазовой диаграмме Fe-C серый чугун можно разделить на субэвтектический, эвтектический и заэвтектический. Структура затвердевания серого чугуна включает первичный аустенит, первичный графит, эвтектику (эвтектический аустенит) и эвтектический рост границ зерен.

Серый чугун образуется при медленном охлаждении в процессе плавки. Присутствие большого количества кремния может способствовать графитизации. Серый чугун представляет собой высокопрочный модифицированный чугун (также известный как метаморфический чугун), который получают модифицированием. Обладает отличными литьевыми, режущими, износостойкими и амортизирующими свойствами. Прочность на сжатие и твердость близки к углеродистой стали, но прочность на растяжение и пластичность ниже, а хрупкость выше. Это наиболее широко используемый чугун из-за его простого производственного процесса и низкой цены, в основном используется в машиностроении для изготовления станины станка, цилиндра, коробки и других конструктивных деталей.

Белый чугун, иногда известный как ковкий чугун, представляет собой проникающий углерод (Fe3c) в форме карбида, не содержит графита, разрушения, микроструктуры белого чугуна. Содержание углерода около 2,5%, а содержание кремния ниже 1%. Чтобы потребовать более высокой поверхностной твердости и износостойкости, метод охлаждения доступен на поверхности отливки из белого чугуна и сохраняет сердечник из серого чугуна, поэтому его также называют «охлажденным чугуном». Белый чугун можно разделить на: доэвтектический белый чугун (CE<4,3%, Sc<1), эвтектический белый чугун (CE=4,3%, Sc=1) и заэвтектический белый чугун (CE>4,3%, Sc> 1). Степень эвтектики (Sc) относится к отношению содержания углерода в чугуне к фактическому содержанию углерода в точке эвтектики.

Белый чугун твердый и хрупкий, с трудом поддается механической обработке, редко используется непосредственно в литье деталей, обычно используется в некоторых твердых и износостойких деталях, таких как ролики прокатных станов, железнодорожные колеса, сельскохозяйственные инструменты, мелющие шары, лезвия, насосы, ролики и т. д.

P.S.0026

185

Europe

EN 1561

Japan

JIS G5501

Russia

ГОСТ 1412

China

GB T9439

№ 20

F11401

100

GJL-100

JL-1010

FC100

0030
сч10
HT10（HT10-26）
No.25A
F11701
150

GJL-150
JL-1020
FC 150

сч15

HT150(HT15-33)
No. 30A
F12101
200
GJL-200
JL-1030
FC 200
сч20

HT200(HT20-40)
No.35A
F12401
No.40A
F12801
250
GJL-250
JL-1040
FC 250
сч25
HT250(HT25-47)
No.45A
F13301
300
GJL-300
JL-1055 50A
F13501
350
GJL-350
JL-1060
FC 350

сч35

HT350(HT35-61)

чугун
чугун

Чугун
Серый литой Железо Белое литье Железо Охлажденное литье Железо
Узелковое литье Утюг Ковкий чугун

Назад к материаловедению

Конструктивные и производственные преимущества чугуна включают:
Низкий инструмент и стоимость производства

Хорошо обрабатываемость без заусенцев
Способность отливка сложных форм
Отлично износостойкость и высокая твердость (особенно железо для белых кошек)
Высокий собственные демпфирующие способности
На свойства чугуна влияют следующие факторы:
Химическая состав железа
Скорость охлаждение отливки в кристаллизаторе (зависит от толщины сечения в кастинг)
Тип формованный графит (при наличии)
Типы чугуна:
Основные типы чугуна показаны на рисунке 1.

Типы чугуна
Серый чугун:
Серый чугун на сегодняшний день является самой старой и наиболее распространенной формой чугуна. Как В результате многие считают, что это единственная форма чугуна, и термины «чугун» и «серый чугун» взаимозаменяемы. К сожалению, единственный Общеизвестное свойство серого чугуна — хрупкость — также относят к «литым железа» и, следовательно, ко всем чугунам. Серый чугун, названный потому, что его излом имеет серый внешний вид. Содержит углерод в виде чешуйчатого графита в матрице. который состоит из феррита, перлита или их смеси. Текучесть жидкого серого чугуна, и его расширение при затвердевании за счет образования графита, сделали этот металл идеальным для экономичного производства безусадочные, сложные отливки, такие как моторные блоки.

Чешуйчатая форма графита в сером чугуне, см. рис. 2 и 3, оказывает определяющее влияние на его механические свойства. Чешуйки графита действуют как концентраторы напряжения, которые могут преждевременно вызвать локализованное пластическое течение при низких напряжения и инициировать разрушение в матрице при более высоких напряжениях.
Как результат, Серый чугун не проявляет упругих свойств, но обладает отличными демпфирующими характеристиками. и разрушается при растяжении без значительной пластической деформации. Наличие Графитовые чешуйки также придают серому чугуну превосходную обрабатываемость и самосмазывающиеся свойства.

Графитовые чешуйки серого цвета железо

Микрофотография серого литого железо

Преимущества серого чугуна:
Графит действует как стружколом и инструментальная смазка.
Очень высокий демпфирующая способность.
Хорошее сухое несущие свойства благодаря графиту.
После образование защитной чешуи, он противостоит коррозии во многих обычных инженерных среды.
Недостатки:
Хрупкий (низкая ударная вязкость), что сильно ограничивает использование для критических Приложения.
Графит действует как пустота и снижает прочность. Максимальное рекомендуемое расчетное напряжение составляет 1/4 от предел прочности при растяжении. Максимальный предел усталостной нагрузки составляет 1/3 усталостной нагрузки. прочность.
Изменения в размер сечения вызовет изменения в характеристиках обработки из-за изменения в микроструктуре.
Высшее Прочные серые чугуны дороже в производстве.
Сплав добавки могут вызвать проблемы с литейным производством при повторном использовании отходов (литников, стояков и т. д.) и прерывать нормальное производство.
Увеличение прочность не приносит соответствующего увеличения усталостной прочности.
Cr, Mo и V — карбидные стабилизаторы, повышающие прочность и жаростойкость, но ухудшающие обрабатываемость.
Белый чугун:
Белый чугун уникален тем, что он является единственным представителем чугуна. семейство, в котором углерод присутствует только в виде карбида. Из-за отсутствия графит, он имеет светлый вид. Наличие различных карбидов, в зависимости от содержания сплава делает белые чугуны чрезвычайно твердыми и износостойкий, но очень хрупкий. Улучшенной формой белого чугуна является закаленный чугун.

Микрофотография белого чугуна
Охлажденный чугун:
Когда локализованный участок серого чугуна очень быстро охлаждается из расплава, чугун образуется на месте, которое было охлаждено. Этот тип белого литья железо называется закаленным. Отливку из закаленного чугуна можно производить, регулируя углеродистого состава белого чугуна так, чтобы нормальная скорость охлаждения при поверхность достаточно быстрая, чтобы производить белый чугун, в то время как более медленная скорость охлаждения ниже поверхности будет производить серый чугун. Глубина холода уменьшается, а твердость зоны охлаждения увеличивается с увеличением содержания углерода содержание.
Хром используется в небольших количествах для контроля глубины охлаждения. Из-за образования карбидов хрома, хром используют в количестве от 1 до 4 процентов в охлажденное железо для повышения твердости и улучшения стойкости к истиранию. Это также стабилизирует карбид и подавляет образование графита в тяжелых сечениях. При добавлении в количестве от 12 до 35 процентов хром придаст устойчивость к коррозии и окисления при повышенных температурах.

Микрофотография отбеленного чугуна
Быстрое охлаждение предотвращает образование графита и перлита. Если такие сплавы, как никеля, хрома или молибдена большая часть аустенита превращается в мартенсит вместо перлита. Твердость отбеленного чугуна обычно за счет образования мартенсита.
Чугун отбеленный применяют для колес железнодорожных вагонов, дробильных валков, штамповых башмаков. и штампы, а также многие детали тяжелого машиностроения.
Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом):
Эта структура получается из расплава. Углерод образует сферы, когда церий, магний, натрий или другие элементы добавляют к расплаву железа с очень низкое содержание серы, препятствующее образованию углерода. Контроль над в процессе термообработки могут быть получены перлитные, ферритные, мартенситные матрицы в которые встроены углеродные шарики.
Чугун с шаровидным графитом и шаровидным графитом встроенный в матрицу.

Микрофотография чугуна с шаровидным графитом
Преимущества ковкого чугуна, которые привели к его успеху: многочисленны, но их можно легко обобщить: универсальность и высокая производительность при бюджетный. Другие члены семейства литья черных металлов могут иметь более высокие индивидуальные свойства, которые могут сделать их предпочтительным материалом в некоторых приложений, но ни один из них не обладает такой универсальностью, как ковкий чугун, который часто обеспечивает проектировщику наилучшее сочетание габаритных свойств. Это особенно очевидно в области механических свойств, где ковкий чугун предлагает конструктору возможность выбора высокой пластичности с классами гарантируя удлинение более 18% (до 25%) или высокую прочность, с прочность на растяжение более 120 Ksi. Закаленный ковкий чугун предлагает даже большая механическая и износостойкость, обеспечивающая прочность на растяжение, превышающую 230 фунтов на квадратный дюйм.
В дополнение к ценовым преимуществам, предлагаемым всеми отливками, ковким чугуном, по сравнению со сталью и ковким чугуном также предлагает более высокую стоимость сбережения. Как и большинство коммерческих литых металлов, сталь и ковкий чугун уменьшают в объеме при затвердевании и, как следствие, требуют питателей и стояков для компенсировать усадку и предотвратить образование внутренней или внешней усадки дефекты. Ковкий чугун дает значительно низкую усадку при литье. В в случае крупных отливок, изготавливаемых в жестких формах, не требуются питатели. В других случаях требуются питатели гораздо меньшего размера, чем те, которые используются для ковкий чугун и сталь. Это снижение потребности в сырьевом металле увеличивает производительность высокопрочного чугуна и снижает его материалоемкость и энергоемкость требований, что приводит к существенной экономии средств. Использование самых распространенных сортов ковкого чугуна «в литом виде» исключает затраты на термообработку, предлагая еще одно преимущество.
Ковкий чугун используется для многих конструкционных применений, в частности те, которые требуют прочности и ударной вязкости в сочетании с хорошей обрабатываемостью и низким Стоимость. Автомобильная и сельскохозяйственная промышленность являются основными потребителями пластичных материалов. чугунные отливки. Из-за экономических преимуществ и высокой надежности ковкий чугун используется для таких ответственных автомобильных деталей, как коленчатые валы, соединения двигателя тяги, промежуточные рычаги, ступицы колес, оси грузовых автомобилей, опоры шпинделя переднего колеса, диск тормозные суппорта, детали подвески, вилки силовой передачи, высокие температурные применения для корпусов турбокомпрессоров и коллекторов, а также высокая безопасность клапаны для многих применений. Производство чугунных труб является еще одним крупным потребителем из ковкого чугуна.
Ковкий чугун:
Если чугун быстро охлаждается, графит отслаивается, необходимый для серого чугуна. не получить шанс сформироваться. Вместо этого образуется белый чугун. Этот белый оттенок железо нагревают примерно до 1700 ^o F в течение длительных периодов времени в присутствие материалов, содержащих кислород, таких как оксид железа. На возвышении температуры цементит (Fe3C) разлагается на феррит и свободный углерод. На При охлаждении объединенный углерод далее разлагается на мелкие компактные частицы графит (вместо чешуйчатого графита в сером чугуне). Если охлаждение происходит очень медленно, высвобождается больше свободного углерода. Этот свободный углерод называется для закалки углерода, и этот процесс называется ковкой.
Ковкий чугун
На рисунке показан ферритный ковкий чугун, который имеет ферритовую матрицу и частицы закаленного углерода внедрены в матрицу.

Ферритный ковкий чугун
На рисунке показан перлитный ковкий чугун с перлитной матрицей. По добавляя в структуру марганец, углерод сохраняется в виде цементит.

Перлитный ковкий чугун
При нагревании и охлаждении можно получить широкий спектр физических свойств. за счет эвтектоидной температуры или за счет добавления легирующих элементов. Медленное охлаждение приведет к разложению цементита и высвобождению большего количества свободного углерода (отпуск углерод). Быстрое охлаждение сохранит часть цементита. Удержанная сумма, будет зависеть от скорости охлаждения.
Ковкий чугун используется для изготовления шатунов и вилок карданных шарниров, шестерни трансмиссии, корпуса дифференциалов и некоторые шестерни, коленчатые валы компрессоров и ступицы, фланцы, трубопроводная арматура и детали арматуры для железнодорожного, морского и др. приложения для тяжелых условий эксплуатации.