Назовите виды и свойства чугуна: Виды и особенности чугуна – Печное и каминное литьё из чугуна. Рубцовск.

alexxlab | 30.01.1978 | 0 | Разное

Содержание

Виды и особенности чугуна – Печное и каминное литьё из чугуна. Рубцовск.

Чугунные сплавы являются неотъемлемой частью человеческой жизни. Его применение распространилось от тяжёлой промышленности до произведений искусства. Давайте разберёмся, в чём же особенность чугуна, почему он настолько универсален и незаменим.

Чугун – это сплав, основными элементами которого является железо и углерод (более 2, 14 %). Механические и литейные свойства чугуна определяются концентрацией углерода и наличием прочих химических элементов.

Если говорить о чугуне в целом и в сравнении с прочими сплавами, он отличается высокой жаростойкостью, теплоёмкостью, устойчивостью к коррозии, и т.д. Положительные характеристики сплава делают его применение необходимостью как в тяжёлой промышленности, так и в быту.

Выплавка чугуна осуществляется в доменных печах, вагранках и электропечах.

В процессе нагрева в печах проходят химические реакции, позволяющие создавать чугун различных марок с различными механическими и литейными свойствами.

В вагранках(только серый) и электропечах обычно переплавляют отливки в изделия, что с точки зрения затраты топлива более экономично, да и в целом более практично если завод занимается изготовлением изделий, а не производством чугуна разных марок.

Виды чугунов:

На физические и химические свойства чугуна влияют его  химический состав и вид термической обработки.

Белые чугуны – получаются в процессе ускоренного охлаждения.

Белые чугуны отличаются высокой твёрдостью и хрупкостью. Тяжело поддаётся резке, в процессе откалываются куски. В связи с этим в большей степени используются не как конструктивный металл, а как заготовка для производства ковкого и иных марок чугуна.


Производные белых чугунов:

Ковкие чугуны получаются в результате обработки (отжига) белого чугуна.

Название ковкий никак не связано с процессом деформации (ковки) металла. Историки утверждают, что подобное название появилось вследствие того, что  из чугуна с характерными свойствами делали подковы.

Ковкий чугун обладает высокими механическими свойствами, такими как прочность, износостойкость и т.д.. Благодаря чему металл активно используется в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении  при производстве мелких деталей


В результате средней между белым и серым чугуном интенсивности охлаждения образуются половинчатые чугуны. Как следствие, имеющие промежуточные свойства и структуру металла.

Помимо изменения химического состава металла, регулируя интенсивность его охлаждения возможно получать отливки с различным уровнем прочности, пластичности и прочими механическими свойствами чугуна.

Чугуны со специальными свойствами:

Подобной классификации подвергаются белые и серые чугуны, отливаемые с применением определённой технологии для дальнейшего использования в определённых условиях или по специальному назначению. К таким относятся:

  • Антифрикционные чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в особо нагруженных узлах трения (корпус подшипников, втулки, вкладыши, валы)
  • Износостойкие чугуны. Применяются в отраслях с высоким уровнем воздействия внешней среды: детали агрегатов для азотной промышленности, насосного оборудования, печного литья (дверки, колосники и т.д.).
  • Жаростойкий чугун. Применяется для изготовления деталей, подверженных интенсивному воздействию высоких температур: печное литьё, в частности колосники, детали коксохимического оборудования, трубокомплексов, газотурбинных двигателей и т.д.
  • Коррозионностойкие чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в агрессивных средах. В большей степени химическая и авиационная промышленность.
  • Жаропрочные чугуны. Благодаря высокой прочности при нормальных и повышенных температурах  применяется для изготовления деталей арматуры и котлов, промышленных колосниковых решёток, обжиговых печей.

На сегодняшний день простое перечисление деталей, которые изготавливают из чугуна, составит приличную книгу. Сложно переоценить значимость чугуна и изделий из него в промышленности и быту не только нашей страны, но и всего мира.

Свойства и виды чугуна

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, которые имеют не больше 2% содержания углерода, и затвердевают с образование эвтектики. Чугуны имеют низкую пластичность, что собственно и отличает их от стали. Однако такие преимущества как высокие литейные свойства, дешевизна и прочность, чугуны получили широкое применение в области машиностроения. Выплавка чугунов происходит в электропечах, вангарках и доменных печах, чугуны которые выплавляются в доменных печах, могут быть: передельными, литейными, специальными, так называемые ферросплавы. Для дальнейшей выплавки стали и чугуна, используют передельные и специальные чугуны. Литейные чугуны переплавляются в литейных печах. Из всех выплавляемых чугунов, 20 % используют для изготовления чугунных отливок.

Все сплавы железа, которые содержат более 2,14% углерода, относятся к чугунам. Обычно такие сплавы имеют в составе кремень, немного марганца, фосфор, серу, а так же могут присутствовать и другие элементы, для придания определенных свойств материалу. Такими легирующими элементами могут выступать хром, магний, никель и другие. В зависимости от того, какую структуру имеет чугун, они подразделяются на серые и белые. Разница заключается в следующем: углерод белого чугуна связан химическим соединением в карбид железа Fe3C – цементит, а в сером чугуне, углерод находится в свободном состоянии и имеет вид графита. Серые чугуны прекрасно поддаются механической обработке, а белые в свою очередь имеют высокую твердость, его невозможно обработать режущим инструментом. Именно по этой причине, белые чугуны крайне редко используются с целью изготовления изделия, они используются как полупродукт, чтобы получить из них, ковкий чугун. Состав и скорость охлаждения, влияет на получение серого и белого чугунов.

Структура влияет на прочность, бывают чугуны ковкие и высокопрочные. В свою очередь по степени легирования, бывают: простые, низколегированные, среднелегированные, а так же высоколегированные. Наиболее широкое применение имеют простые, а так же серые низколегированные литейные чугуны.

Чугун – это материал, широко распространенный как материал конструкционный. Очень часто применяется в машиностроении, металлургии и других промышленных отраслях, так как имеет ряд преимуществ перед другими отраслями, за счет хороших литейных качеств и невысокой стоимости. А изделия из него – износостойки, прочны и менее чувствительны, чем сталь. Главнейший процесс, который формирует структуру чугуна – процесс графитизации, то есть выделение углерода в структурно-свободном виде. Самое графитизирующее действие на чугун оказывает углерод и кремний, самое меньшее – медь и кобальт. Отбеливающее действие на чугун оказывает сера, олово и ванадий. Именно по этой причине, в чугунных отливках всегда содержится большое количество кремния.

80% общего производства, составляют чугунные отливки серого чугуна с пластинчатым графитом, с большим количеством внутренних концентратов напряжений, имеющих вид пластин, что делает чугун малочувствительным ко всем внешним концентраторам напряжения, таким как: царапины, надрезы, сечения чугунных отливок, неровности на поверхности и иные неровности.

Так как строение чугуна зависит не только от его состава. Но также от условий литья и плавки, но условия влияют и на его механические свойства. Уменьшение графита и увеличение свойств перлита приводят к повышению прочности, а так же твердости при заданном химическом составе.

Влияние элементов на свойства чугуна

Микроструктура чугунов (табл. 1) зависит от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится в виде графита).

Табл. 1. Марки и механические свойства чугуна разлиных типов.

 

ГруппаМарка чугунаσВ, МПаНВδ
серыеСЧ10100120…150
СЧ15150130…241
СЧ35350179…290
ВысокопрочныеВЧ35350140…17022
ВЧ40400140…20215
ВЧ1001000270…3602
КовкиеКЧ30-63001636
КЧ33-83301638
КЧ37-1237016312
КЧ63-26302692

Кремний Si способствует графитизации чугуна, и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0,8 …4,5 % Si.

Марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержание Mn до 1,2% полезно, т.к. увеличиваются твердость и прочность чугуна.

Фосфор Р повышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0,4%, но в ответственных чугунных отливках содержится фосфора менее 0,15%, т.к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна.

Сера S затрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы в чугунах должно быть не более 0,1%.

Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 2).

В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, в высокопрочных – шаровидную, а в ковких – хлопьевидную.П римеры обозначения чугунов:

Формирование структуры чугуна происходит при затвердевании отливки. Основными факторами, влияющими на структурообразование чугуна, являются его химический состав (см. табл. ниже) и скорость охлаждения отливки в форме.

Табл. 2 – Влияние химических элементов на свойства чугуна

Серый чугунВысокопрочный чугунКовкий чугун
Углерод
Повышенное содержание углерода приводит к уменьшению прочности, твердости и увеличению пластичности; углерод улучшает литейные свойства чугунаУвеличенное содержание углерода улучшает литейные свойства чугунаУглерод – основной регулятор механических свойств ковкого чугуна; чугун обладает низкой жидкотекучестью и требует высокого перегрева
Кремний
Кремний (с учетом содержания углерода) способствует выделению графита и снижает твердость, а также уменьшает усадку; повышенное содержание кремния снижает пластичность и несколько увеличивает твердостьС повышением содержания кремния возрастает предел прочности при растяжении, при дальнейшем увеличении содержания – уменьшаются предел прочности при растяжении и относительное удлинениеДля ферритного ковкового чугуна суммарное содержание кремния и углерода должно быть 3,7-4,1%. Содержание кремния зависит от количества углерода и толщины стенки. При содержании кремния до 1,5% механические свойства сплава повышаются
Марганец
Марганец тормозит выделение графита, способствует размельчению перлита и отбеливанию чугуна; взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное действие. Механические свойства чугуна повышаются при содержании марганца до 0,7-1,3 %, а при дальнейшем увеличении – снижаются. Марганец увеличивает усадку сплаваС повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0- 1,3%Марганец увеличивает количество связанного углерода, повышает прочность феррита. При повышении содержания марганца до 0,8-1,4% увеличивается количество перлита, прочность сплава повышается, но резко падает пластичность и ударная вязкость. В ферритном чугуне содержание марганца не должно превышать 0,6%, в перлитном – 1,0%
Магний
Для образования графита шаровидной формы содержание магния должно быть не ниже 0,03%, а церия не ниже 0,02% (остаточное содержание). При более низком содержании не весь графит получает шаровидную форму; часть его содержится в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. При повышенном содержании магния (и церия) в структуре сплава образуется цементит и, следовательно, снижаются механические свойства. Оптимальное содержание остаточного магния – 0,04-0,08%
Сера
Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава, считается вредной примесью, придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графитаЧем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства Содержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,2 %; при этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита. Определяющее влияние на механические свойства чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы, которое должно быть в пределах 0,8-3,0
Фосфор
Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава, придает чугуну хладноломкость, т. е. хрупкостьФосфор оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%. Для получения чугуна с невысокой пластичностью содержание фосфора увеличивают до 0,12-0,15%Фосфор оказывает такое же, как для серого чугуна влияние на структуру и механические свойства сплава
Никель
Никель – легирующий элемент, благоприятно влияет на выравнивание механических свойств в отливках с различной толщиной стенок, повышает твердость на 10 НВ. С увеличением содержания никеля возрастает коррозионная стойкость и улучшается обрабатываемость сплаваНикель влияет на тепло- и электропроводность, а также на коррозионную стойкость и жаростойкость сплава. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаютсяНикель способствует графитизации углерода и увеличивает количество перлита в металлической основе сплава
Хром
Хром – карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растет прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углеродаС увеличением содержания хрома в определенных пределах повышается жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость сплаваХром замедляет процесс графитизации углерода. Содержание хрома в сплаве не превышает 0,06-0,08%; повышение содержания до 0,1 -0,12% приводит к образованию в структуре сплава стойких карбидов
Молибден
Молибден – легирующий элемент; замедляет процесс графитизации углерода и способствует карбидообразованию. С увеличением содержания молибдена повышается твердость без ухудшения обрабатываемости и возрастает сопротивление износуМолибден способствует измельчению перлита и графитовых включений, увеличивает предел прочности на 3-7 кгс/мм2 при содержании молибдена 0,5%; замедляет процесс графитизации углерода
Медь
Медь способствует графитизации углерода, увеличивает жидкотекучесть, повышает прочность и твердость сплаваПри содержании в сплаве 1 % меди прочность при растяжении повышается до 40%, а текучесть – до 50 % и соответственно при 2% меди – до 65% и до 70%. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графитаМедь способствует графитизации углерода и увеличивает содержание в сплаве перлита

Небольшие количества множества элементов могут попасть в состав литейного чугуна и оказывать заметное воздействие на структуру и свойства отливок. Добавки некоторых из этих элементов производят специально, в то время как другие представляют собой примеси, привнесенные в металл из шихты. Некоторые из этих элементов оказывают положительное воздействие, особенно в сером чугуне, в то время как другие оказывают отрицательное воздействие и попадания их с расплав следует избегать. В таблице перечислены обычные источники этих элементов, часто встречающиеся уровни их содержания и основное воздействие на чугун. Результаты применения некоторых элементов в качестве основных легирующих (например, хром), в таблице не указаны.

ЭлементОбычный источникОбычное содержание (%)Воздействие на литейный чугун
Алюминий AlСтальной лом, раскисленный Al, модификаторы, ферросплавы, добавки алюминияДо 0,03Способствует образованию водородных газовых пор в тонких сечениях при содержании Al выше 0,005%. Нейтрализует азот. Способствует образованию дросса. При Al свыше 0,08% оказывает отрицательное воздействие на форму шаровидных включений графита. Может быть нейтрализован церием. Сильный стабилизатор графита.
Сурьма SbСтальной лом, эмалированный лом, корпуса подшипников, добавки сурьмыДо 0,02Сильный стабилизатор перлита и карбидов. Препятствует образованию шаровидного графита в отсутствие РЗМ.
Мышьяк
As
Чугун, стальной ломДо 0,05Сильный стабилизатор перлита и карбидов. Улучшает форму шаровидного графита.
Барий
Ba
Модификаторы с бариемДо 0,003Усиливает образование центров графитизации графита и увеличивает продолжительность действия модификатора. Снижает тенденцию к отбелу и способствует образованию графита.
Висмут
Bi
Специальные добавки, покрытие литейной формы, содержащее висмутСвыше 0,01Способствует образованию отбела и нежелательных форм графита. Увеличивает число включений шаровидного графита в ВЧ, содержащем РЗМ (церий). Чрезмерное число шаровидных включений графита может спровоцировать усадку.
Бор
B
Эмалированный лом, специальные добавки (например, FeB).До 0,01Свыше 0.001 % способствует образованию карбидов особенно в ВЧ. 0,002 % B улучшает способность к отжигу ковкого чугуна.
Кальций
Ca
Ферросплавы, модификаторыДо 0,01Улучшает степень шаровидности включений графита. Снижает тенденцию к отбелу и способствует образованию графита.
Церий
Ce
Большинство магниевых сплавов, мишметалл или другие источники РЗМДо 0,02Как правило, не используется в сером чугуне. Подавляет отрицательное воздействие нежелательных элементов в ВЧ. Улучшает степень шаровидности графита. Стабилизатор карбидов из-за сегрегации.
Хром
Cr
Легированная хромом сталь, некоторые чугуны, феррохромДо 0,3Способствует образованию отбела и перлита. Повышает прочность. Образует скопления карбидов в ВЧ при содержании выше 0,05 %.
Кобальт
Co
Инструментальная стальДо 0,02Не оказывает существенного воздействия на чугун.
Медь
Cu
Медная проволока, сплавы на основе меди, стальной лом, специальные добавки меди.До 0,5Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Ослабляет процесс ферритизации в ВЧ. Отсутствие вредного воздействия.
Водород
H
Сырые огнеупоры, материалы литейных форм и влажные добавки.Образует подповерхностные газовые поры. В незначительной степени способствует образованию отбела. Способствует отбелу при недостатке марганца для нейтрализации серы. Способствует образованию крупных включений графита.
Свинец
Pb
Старые краски, некоторые виды эмалей, автоматная сталь, припой, отложения на бензиновом двигателе.До 0,005Способствует образованию нежелательных структур графита в сером чугуне и существенно снижает прочность при содержании > 0,004 %. Способствует образованию перлита и карбидов. Вызывает образование дегенеративных форм шаровидных включений графита. Отрицательное воздействие на графит в ВЧ нейтрализуется РЗМ (церием).
Магний
Mg
Добавки магний содержащих модификаторов.0,03 – 0,08Способствует образованию шаровидных включений графита и стабилизирует карбиды в ВЧ. Не используется в серых чугунах.
Марганец
Mn
Большинство чугунов, стальной лом, добавки кускового или брикетированного ферромарганца.0,2 – 1,0Нейтрализует серу, образуя MnS. Способствует образованию перлита. Образует скопления карбида в ВЧ. При высоком содержании способствует образованию газовых пор в сочетании с высоким содержанием серы.
Молибден
Mo
Рафинированный чугун, легированная сталь, добавки ферромолибденаДо 0,1Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Может способствовать формированию усадки и образованию карбидов.
Никель
Ni
Никелированный лист, стальной лом, специальные чугуны. Сплав Ni/MgДо 0,5В небольших количествах слабое воздействие на расплав. Графитизирующий эффект в больших количествах.
Азот
N
Кокс, науглероживатели, связующие, стальной лом, добавки азотированного ферромарганца.До 0,015Способствует формированию компактных структур графита. Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Высокое содержание приводит к образованию трещин в толстых сечениях. Может быть нейтрализован Al, Ti и Zr. Оказывает незначительное влияние на ВЧ.
Фосфор
P
Фосфористый чугун и лом, добавки FeP.До 0,1Повышает углеродный эквивалент. Повышает жидкотекучесть. Формирует фосфидную эвтектику. Оказывает отрицательное воздействие на ВЧ при содержании > 0,05 %. При содержании > 0,04 % вызывает образование пригара.
Кремний
Si
Сплавы ферросилиция, стальной лом, чугун.0,8-4,0Способствует графитизации, снижает отбел, стабилизирует феррит, повышает литейные свойства.
Сера
S
Кокс, науглероживатели, чугун, чугунный лом, добавки сульфида железа.До 0,15 (серый чугун)Оказывает сильное отрицательное воздействие на структуры и свойства, если не сбалансирована марганцем. Повышает чувствительность СЧ к модифицированию. Может требовать увеличения навесок Mg в ВЧ. Содержание серы в ВЧ не должно превышать 0,03 %.
Стронций
Sr
Стронций содержащие модификаторыДо 0,003Способствуют формированию графита в СЧ и ВЧ. В значительной степени снижает отбел в сером чугуне.
Теллур
Te
Автоматная медь, покрытия литейной формы, остатки от проб при термическом анализе.До 0,003Сильный стабилизатор карбидов. Вызывает образование многих нежелательных форм графита. Влияние Те выражено при содержании с 0,0003 %. Влияние уменьшается в сочетании Те с Mg и Ce в ВЧ
Олово
Sn
Припой, жестяной лом, бронзовые компоненты, добавки олова.До 0,15В значительной степени способствует образованию перлита. Повышает прочность. Охрупчивает ВЧ при содержании > 0,08%. Не отмечено других вредных проявлений.
Титан
Ti
Некоторые чугуны, некоторые краски и эмали, возврат ЧВГ, добавки титана и ферротитана.До 0,10Нейтрализует азот в сером чугуне. Вызывает формирование водородной пористости в присутствии алюминия. Вызывает образование переохлажденного графита в сером чугуне. Подавляет формирование шаровидных включений графита при производстве ЧВГ.
Вольфрам
W
Быстрорежущая инструментальная стальДо 0,05Редко присутствует в существенных объемах. Средний по силе стабилизатор перлита.
Ванадий
V
Лом, инструментальной стали, некоторые чугуны, добавки феррованадия.До 0,10Вызывает образование отбела. Измельчает включения пластинчатого графит. Существенно повышает прочность.

 

Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков

подробнее

основные свойства и отличительные характеристики

Продукция черной металлургии широко используется во многих отраслях народного хозяйства, а черный металл всегда востребован в строительстве и машиностроении. Металлургия уже давно успешно развивается, благодаря своему высокому техническому потенциалу. Наиболее часто применяются в производстве и в быту чугунные и стальные изделия.

Чугун и сталь оба относятся к группе черных металлов, эти материалы представляют собой уникальные по своим свойствам сплавы железа с углеродом. В чем отличия стали и чугуна, их главные свойства и характеристики?

Сталь и ее основные характеристики

Сталь представляет собой деформированный сплав железа с углеродом, которого всегда максимум до 2%, а также другие элементы. Углерод является важным компонентом, поскольку придает прочности сплавам железа, а также твердость, за счет этого снижается мягкость и пластичность. В сплав часто добавляются легирующие элементы, что в итоге дает легированную и высоколегированную сталь, когда в составе не менее 45% железа и не более 2% углерода, остальные 53% составляют добавки.

Сталь является важнейшим материалом во многих отраслях, ее применяют в строительстве и по мере роста технико-экономического уровня страны, растут и масштабы производства стали. В давние времена мастера для получения литой стали применяли тигельную плавку и такой процесс был малопроизводительным и трудоемким, но сталь отличалась высокими качествами.

Со временем процессы получения стали менялись, на смену тигельному пришли бессемеровский и мартеновский метод получения стали, что дало возможность наладить массовое производство литой стали. Затем стали выплавлять сталь в электрических печах, после чего был внедрен кислородно-конверторный процесс, он позволил получать особо чистый металл. От количества и видов связующих компонентов сталь может быть:

  • Низколегированной
  • Среднелегированной
  • Высоколегированной

В зависимости от содержания углерода она бывает:

  • Низкоуглеродистой
  • Среднеуглеродистой
  • Высокоуглеродистой.

В состав металла часто входят неметаллические соединения — оксиды, фосфиды, сульфиды, их содержание отличается на качестве стали, существует определенная классификация качества.

Плотность стали составляет 7700-7900 кг/м3, а общие характеристики стали складываются из таких показателей, как — прочность, твердость, износостойкость и пригодность для обработки различного вида. По сравнению с чугуном сталь обладает большей пластичностью, прочностью и твердостью. Благодаря пластичности она легко поддается обработке, сталь отличается более высокой теплопроводностью, а ее качество повышается за счет закаливания.

Такие элементы, как никель, хром и молибден являются легирующими компонентами, каждый из них придает стали свои характеристики. Благодаря хрому сталь становится более прочной и твердой, повышается ее износостойкость. Никель также придает прочности, а также вязкости и твердости, повышает ее антикоррозийные свойства и прокаливаемость. Кремний снижает вязкость, а марганец улучшает качества свариваемости и прокаливания.

Все существующие виды стали имеют температуру плавления от 1450 до 1520оС и представляют собой прочные износостойкие и стойкие к деформации сплавы металла.

Чугун и его основные характеристики

Основу производства чугуна также составляет железо и углерод, но в отличие от стали углерода в нем больше, а также других примесей в виде легирующих металлов. Он отличается хрупкостью и разрушается без видимой деформации. Углерод здесь выступает графитом или цементитом и за счет содержания других элементов чугун делится на следующие разновидности:

  • Белый — где лидирует в большинстве цементит, этот материал на изломе имеет белый цвет. Данный компонент отличается хрупкостью и одновременно твердостью. Он легок в обработке, что придает ковкость чугуну.
  • Серый — в этой разновидности большую долю составляет графит, за счет чего чугун получается пластичным. Готовый чугун имеет небольшую температуру плавления, отличается мягкостью, его легче резать.
  • Ковкий — достигается методом обжига белого чугуна, его томят в специальных нагревательных печах при температуре в 950-1000оС. Присущая белому чугуну твердость и хрупкость снижаются, он не куется, а только становится более пластичным.
  • Высокопрочный сплав чугуна — в нем содержится шаровидный графит, который образуется в ходе кристаллизации.

Температура плавления чугуна зависит от содержания в нем углерода, чем его больше в составе сплава, тем меньше температура, а также повышается его текучесть при нагреве. Это делает металл непластичными жидкотекучим, а также хрупким и трудно поддающимся обработке. Его температура плавления составляет от 1160 до 1250оС.

Антикоррозийные свойства у чугуна выше, поскольку он подвергается сухой ржавчине в процессе использования, это называется химическая коррозия. Влажная коррозия также воздействует на чугун медленней, чем на сталь. Эти качества привели к тому, что было совершено открытие в металлургии — начали выплавлять сталь с высоким содержанием хрома. Отсюда и появилась нержавеющая сталь.

Делаем вывод

Исходя их многочисленных характеристик, можно сказать следующее о чугуне и стали, в чем их отличие:

  • Сталь является более прочной и твердой, чем чугун.
  • Сталь имеет более высокую температуру плавления, она тяжелей.
  • Более низкий процент содержания углерода в стали делает ее легкой в обработке, ее проще резать, ковать и варить.
  • По этой причине изделия из чугуна можно отлить, а стальные сварить или сделать кованными.
  • Стальные изделия менее пористые, чем чугунные, поэтому они обладают большей теплопроводностью.
  • По цвету они также отличаются, сталь светлая и блестит, а чугун более темный с матовой поверхностью.
  • Стоимость на сталь всегда выше чугунных материалов.

Можно сделать вывод, что сталь и чугун объединяет содержание в них углерода и железа, но их характеристики отличаются и каждый из сплавов имеет свои особенности.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Чугуны

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«МАЛООХТИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ПО ПРЕДМЕТУ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

ЧУГУНЫ

 

 

Преподаватель спецдисциплин:  Н.Н. Годова

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

 

Настоящее пособие предназначено для профессионально – технических заведений, подготавливающих квалифицированных рабочих по профессиям, связанных с ремонтом и обслуживанием машин и механизмов и обработкой различных материалов. Пособие   содержит общие и частные цели, информацию об изучаемой теме, задания на проверку достижения цели, контрольные вопросы.

Содержание

      1.Введение………………………..………………………………………3   

   2.Чугуны 

      2.1. получение чугуна……………………………….. …………………..46

2.2 методы  получения отливок………………………………………..69

2.3. классификация чугунов……………………………………………….9-11

2.4. влияние «С» и вредных примесей на свойства  чугуна…12-14

2.5.свойства чугунов. Применение…………………………………..1416

2.6.марки чугунов……………………………………………………….17-20

3. Контрольные вопросы и контрольные задания………………..20-21

4. Литература ……………………………………… ……………………….22

5. Приложения……………………………………………………………22-24       

ВВЕДЕНИЕ

Пособие  выполнено в виде модуля

Структура пособия в целом соответствует структуре учебника. Каждая подтема (учебный элемент) пособия состоит из:

 – краткого содержания;

– практических упражнений, включающих цели конкретного упражнения

Общие цели

После изучения модуля обучающиеся смогут:

– раскрыть основные понятия, связанные с чугунами

– классифицировать чугуны

– указать свойства чугунов и их применение

– расшифровать марки чугунов

Частные цели

После изучения учебных элементов обучающиеся смогут:

– раскрыть понятие чугун

– назвать исходные материалы для получения чугуна

– указать назначение флюса, шлака, кокса

– описать три стадии получения чугуна

– указать цель обогащения руды

               – раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая шихта

– назвать способы получения отливок

                – сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов

                – классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и химического состава, назначения

– назвать примеси

                – определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и постоянных  примесей

– назвать свойства чугунов

– указать применение чугунов в зависимости от их свойств

– расшифровать марки чугунов

Учебные элементы, входящие в состав модуля:

УЭ 03-01- Получение  чугуна.

УЭ 03-02- Методы получения отливок

УЭ 03-03- Классификация чугунов

УЭ 03-04- Влияние углерода и постоянных примесей на свойства    чугуна

УЭ 03-05- Свойства чугунов.

УЭ 03-06- Марки чугунов

Рекомендуемая последовательность изучения учебных элементов:

03-01 →  ( 03-02 ↔ 03-03 ↔ 03-04 ) →  ( 03-05 ↔ 03-06 )

Имеется контрольная карта преподавателя

УЭ 03 – 01    ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА

Цели:

Изучив данный учебный элемент, вы сможете

– раскрыть понятие чугун

– назвать исходные материалы для получения чугуна

– указать назначение флюса, шлака, кокса, ферросплавов

– описать три стадии получения чугуна

– указать цель обогащения руды

– назвать печь, в которой выплавляют чугун

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

              Наименование

              Количество

презентация

 

 

 

УЭ 03 – 01        ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА.

Чугун получают из железной руды с помощью топлива и флюсов. Железная руда в основном состоит из оксидов железа и пустой породы (песок, глина, минеральные  примеси). Для частичного удаления из руды вредных примесей (серы и фосфо­ра) и получения легкоплавких шлаков приме­няется флюс –известняк СаСО. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха при плавке. В качестве топлива применяется кокс, который полу­чают из

высококачественного угля (антрацита) нагревом без до­ступа воздуха до 1000… 1100°С, а также природный газ.

Чугун выплавляют  в доменных печах. Процесс получения чугуна состоит из трех стадий:

                 1. восстановление железа из окислов

 2. науглероживание ( насыщение железа углеродом)

 3. шлакообразование

Восстановление железа из руды идет по схеме:Fe2O3–  Fe3O4– FeO-Fe.

(Часть окислов железа восстанавливается твердым углеродом кокса.)

Полученное железо соединяется  с углеродом кокса или вступает с ним в химическое соединение ( 3Fe+С =Fe3C).  Получается сплав железа с углеродом – чугун. В процессе плавки в чугун  попадают из руды кремний, марганец и фосфор, из кокса – сера.  Таким  образом  чугун – это сплав  железа ( до 92%) с углеродом ( от 2,14 до 5 %)   и  примесями  кремния, марганца, серы и фосфора. Кроме чугуна в процессе доменной плавки получают шлак,  ферросплавы и доменные газы. Шлак используется в строительстве, ферросплавы – при производстве стали и для

 раскисления, а доменные газы после очистки – как топливо.

 

УЭ 03 – 01   ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА

Проверка достижения целей

1.     Выберите правильный ответ:

Чугун – это:

а) сплав железа с углеродом ( менее 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы, фосфора.

 б) сплав железа с углеродом ( до 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы.

 в) сплав железа с углеродом ( более 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы и фосфора.

  г) сплав железа с углеродом ( от 2,14% ) и примесями  марганца, серы и фосфора.

   2.   Выберите правильный ответ (+)

           Для выплавки чугуна необходимо:

Шлак

 

Железная руда

 

Флюсы

 

Модификаторы

 

Топливо

 

 

3.   Сопоставьте понятие и его назначение

понятие

назначение

  1

Шлак

  А

Раскисление стали

  2

флюс

  Б

Защита металла от печных газов

  3

Кокс

  В

Удаление вредных примесей из

руды

  4       

Ферросплавы

  Г

 Топливо

         

 

 1

 2

 3

 4

 

 

 

 

 

 

 

 

4.     Выбрать и расположить по порядку стадии получения чугуна

 ( есть лишние ответы )

  А

  Шлакообразование

  Б

  Формование

  В

  Восстановление железа из окислов

  Г

  Науглероживание железа

  Д

  Спекание железа

  Е

  Легирование железа

 

5.     Дополните:

Цель обогащения руды – повышение концентрации   …    и удаление …           .

6.      Выберите правильный ответ ( + )

Чугун выплавляют в:

  Конвертерах

 

  Газовых печах

 

  Доменных печах

 

  Томасовских печах

 

 

УЭ 03 – 02          МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Цели:

Изучив данный учебный элемент, вы сможете:

               – раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая   шихта

– назвать методы получения отливок

               – сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

      Наименование

      Количество

презентация

 

 

 

 

УЭ 03 – 02    МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Отливкой называют литую деталь или заготовку, полученную заливкой расплавленного металла  в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию детали или заготовки. Литейную форму заливают жидким металлом через систему каналов,называемую литниковой системой.

Способы литья отливок можно разделить на две группы. К первой относят способы получения отливок в разовых формах, заполняемых расплавом однократно, после чего их разрушают для извлечения отливки (литье в песчаные сухие или сырые формы, литье в оболочковые формы). Ко второй группе относят способы получения отливок в многократных металлических формах, заполняемых расплавом от нескольких сотен до десятков тысяч раз (центробежное литье, литье в кокиль, под давлением). Каждый  из перечисленных способов изготовления отливок имеет свое назначение и область применения.

При выплавке литейных сплавов в плавильные печи загружают металлическую шихту, ферросплавы, лигатуры и флюсы. Металлическая шихта – слитки технически чистых металлов, лом, отходы производства. Лигатура – вспомогательный сплав, вводимый в расплавленный металл с целью восполнения угарающих в процессе плавки химических элементов. Например, для выплавки чугуна и стали лигатурой  служат ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций и др.), которые одновременно раскисляют металл. Флюсы служат для образования шлака с требуемыми физико- химическими свойствами (для плавки чугуна и стали флюсом служит известняк). Шлак предохраняет в процессе плавки металл от окисления, служит для удаления неметаллических включений, попадающих в металл вместе с шихтой и образующихся в процессе плавки.

Для улучшения свойств литейных сплавов в процессе плавки, после плавки, в литейном раздаточном ковше, или непосредственно в литейной форме производят модифицирование, легирование и рафинирование.

Модифицирование – введение в жидкий сплав после его плавки специальных добавок – модификаторов, которые служат дополнительными центрами кристаллизации, обеспечивая более мелкозернистое строение сплава и более высокие его механические свойства. Для чугунов и стали модификаторами  являются силикокальций, ферросилиций и др.

Легирование – введение в жидкий сплав различных добавок химических элементов для придания сплаву требуемых свойств (жаропрочности, зносостойкости, коррозионной стойкости т.п.). Рафинирование  – очистка сплавов от ненужных и вредных примесей. Удаление вредных примесей (серы и фосфора) из чугуна и стали выполняют рафинированием их марганцем и известняком.

УЭ 03 -02  МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК      

Проверка достижения целей:

1.     Сопоставьте понятие и  определение

понятие

определение

 1

Лигатура

 А

 Литая деталь или заготовка,

полученная заливкой расплава в литейную форму

 2

Металлическая шихта

 Б

 Система каналов, через которые заливают     жидкий металл

 3

Литниковая система

 В

 Вспомогательный сплав,

вводимый в расплав с целью восполнения угорающих

химических элементов

4

Отливка

 Г

 Отходы производства

 

 1

 2

 3

4

 

 

 

 

 

2.     Дополните схему

                       Методы получения отливок

       
   

 

…                                                            многократные формы

 

               
       
 
 
 
 

 

 литье в оболоч                                   литье в         

 ковые формы                                         кокиль                         

 

 

3.     Сопоставьте названия процессов и их назначение

 

название процесса

назначение

1

Легирование

А

Обеспечение высоких

механических свойств сплава

2

Рафинирование

Б

Для придания сплаву особых свойств

3

Модифицирование

В

Очистка сплавов от ненужных и вредных примесей

 

 

УЭ 03 – 03         КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ

Цели:

Изучив данный учебный элемент, вы сможете:

                          – классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и  химического состава, назначения

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

       Наименование

       Количество

презентация

 

 

 

 

УЭ 03 – 03                    КЛАССИФИКАЦИЯ       ЧУГУНОВ

 

Классификация чугунов  осуществляется по следующим признакам:

               – по  назначению – передельные, ферросплавы, литейные

               – по состоянию углерода – свободный и связанный

– по химическому составу – нелегированные ( общего назначения) и легированные (специльного назначения)

По назначению : Передельный (белый) чугун предназначен для переработки на  сталь в плавильных агрегатах, называемых конверторами, а также мартеновских и электрических печах.

         Ферросплавы  выплавляют с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок (раскислителей) при выплавлении стали. Литейный чугун предназначается главным образом для производства литых заготовок (литья). Он поступает в литейные цеха в виде небольших слитков (чушек) весом до 25кг.  Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии ( в виде химического соединения – цементита Fe C), но также в свободном состоянии – в виде графита. В зависимости от состояния углерода различают:

–  белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe C;

–  серый чугун, в котором весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии – в виде графита ;

–  ковкий чугун,  который получают из белого путем отжига, углерод находится в виде графита;

–  высокопрочный чугун, который получают из серого путем модифицирования, углерод – в виде графита

В  зависимости от химического состава различают:

1. нелегированные чугуны

         – белый чугун

         –  серый чугун ( СЧ)

  –  ковкий чугун (КЧ)

          –  высокопрочный чугун (ВЧ)

2. легированные чугуны (Ч)- чугуны со специальными свойствами

–  жаростойкий чугун

  –  жаропрочный 

  –  износостойкий

  –  антифрикционный

УЭ 03 – 03  КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ

Проверка достижения целей

1.     Дополните схему классификации чугунов в зависимости от

состояния  углерода

                                        Чугуны

       
   
 
 

                                                                                                              

        …                                                                 Белый чугун

           

 

Высокопрочный                                                                   …      

                                                                         

 

2.     Сопоставьте виды чугунов с их характерными признаками

 

виды чугунов

признаки

 1

 Высокопрочный

 А

Весь углерод в свободном состоянии

 2

 Белый

 Б

Получаемый из белого путем отжига

 3

 Ковкий

 В

Весь углерод в виде цементита

 4

 Серый

 Г

Получаемый модифицированием

    

 1

 2

 3

 4

 

 

 

 

 

  3.    Сопоставьте классификацию чугуна по химическому составу и          названия чугунов:

классификация чугуна по химическому составу

легированный

нелегированный

 

 

 

 

 

 

 

 

         1.     белый

          2.     жаростойкий

          3.     серый

          4.     износостойкий

           5.     высокопрочны

           6.     ковкий

           7.     жаропрочный

           8.     антифрикционный                
                                                                               

4.   Соотнесите данные виды  чугунов и их назначение

виды чугунов

            назначение

1

передельный

А

Производство чугунного

литья

2

ферросплавы

Б

Переплавка в сталь

3

литейный

В

Раскисление стали

 

УЭ 03 – 04   ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА

Изучив данный учебный элемент, вы сможете:

– назвать  постоянные примеси чугуна

               – определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и  постоянных примесей

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

        Наименование

        Количество

презентация

 

 

 

 

УЭОЗ-04     ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА.

Входящие в состав чугуна элементы определяют его структуру и свойства.

Углерод — важнейшая составляющая чугуна. Если углерод находится в сплаве в  свободном состоянии в виде графита, то чугун становится мягким и хорошо обрабатывается резанием. Если углерод находится в виде цементита (в химически связанном с железом со­стоянии — Ре2С), то чугун имеет высокую твердость и плохо обрабатывается. В машиностроительных чугунах углерод присутствует в виде графита.  Так как  графит обладает очень низкими механическими свойствами, поэтому чем больше его в чугуне, тем хуже свойства чугуна. Но он способствует повышению обрабатываемости чугунов резанием, придает им антифрикционные свойства при трении и гасит влияние вибраций и ударов. Прочные чугуны содержат 2,8-3 % С.

Кремний является важнейшей после углерода приме­сью в чугуне, способствует выделению углерода в виде графита. Улучшает литейные свойства чугуна (жидкоте­кучесть, усадка) и делает чугун более мягким.

Марганец препятствует графитообразованию, так как связывает углерод в виде цементита. При содержании до 1 % марганец очень полезен, так как повышает проч­ность чугуна и способствует удалению серы из сплава, образуя сернистый марганец (МпS), который, всплывая, уходит в шлак. Этим частично нейтрализует вредное действие серы.

Сера в чугуне является вредной примесью, так как вызывает явление красноломкости (в отливках в горя­чем состоянии образуются трещины). Кроме того, при­сутствие серы ухудшает жидкотекучесть чугуна, вслед­ствие чего он плохо заполняет литейные формы.

Фосфор повышает жидкотекучесть чугуна, но понижает механические свойства чугуна,ухудшает обрабатываемость и вызывает хладноломкость, т. е. склонность к образова­нию трещин в отливках в холодном состоянии.

   Государственные стандарты строго регламентируют массовую долю полезных и вредных примесей в чугунах. Как правило, содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами, %:

Марганец           0,3 – 1,5

Кремний             0,3 – 5,0

Фосфор             0,20 – 0,65

Сера                  0,08 – 0,12

 

УЭ 03 -04    ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА

Проверка достижения целей:

1.     Допишите

 

                                                          Примеси чугуна

           
         
 
 

                                               

……..                      …..…                        сера                         ……..

 

2.     Установите соответствие между углеродом, названиями примесей и их влиянием на чугун

 

углерод и примеси

влияние на чугун

 1

Кремний

 А

При содержании 2,8-3% –

повышение прочности чугуна

 2

Сера

 Б

До 1 % полезен, т. к. повышает

прочность чугуна, способствует

удалению серы

 3

Марганец

 В

Вызывает явление хладноломкости

 4

Фосфор

 Г

Улучшает литейные свойства

чугуна, обрабатываемость резанием

 5        

Углерод

 Д

Вызывает явление красноломкости

         

 

 1

 2

 3

 4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.     Определите влияние элементов на обрабатываемость чугуна 

( найдите соответствие)                                                                     

Углерод в виде графита

 А

Марганец

 Б

Кремний

 В

Углерод в виде цементита

 Г

                                                                                                                        

1

Чугун хорошо обрабатывается

 2

Чугун плохо обрабатывается

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭ 03 – 05    СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.

Изучив данный учебный элемент, вы сможете:

– назвать свойства чугунов

– указать применение чугунов в зависимости от их свойств

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

          Наименование

         Количество

презентация

 

 

 

   

УЭОЗ-05    СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.

 Белые чугуныочень твердые и хрупкие, плохо обрабаты­ваются режущим инструментом, идут на пере­плавку в сталь.Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна. Серые чугуныэто литейный чугун.Он хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили при­менение чугуна для изготовления станин различ­ного оборудования, коленчатых и распредели­тельных валов тракторных и автомобильных дви­гателей и др.

Ковкий чугун – условное   название  мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого  чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Из-за своей высокой для чугунов пластичности он получил название ковкий. Из ковкого

чугуна изготавливают детали   способные воспринимать по­вторно-переменные и ударные нагрузки и рабо­тающие в условиях повышенного износа, такие, как картер заднего моста, тормозные колодки, ступицы, пальцы режущих аппаратов сельскохо­зяйственных машин, шестерни, крючковые цепи и др.

Высокопрочный чугун получают из серого путем модифицирования его магнием.Этот чугун обладает повышенной прочностью, твердостью по  сравнению с обычными серыми чугунами.

Используется для изготовления де­талей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, пор­шни) и др.

Легированные чугуны получают путем добавок в расплавленный жидкий чугун  различных легирующих элементов.  Легированные чугуны обладают высокими  механическими свойствами, высокими эксплуатационными свойствами,  имеют высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость различными способами механической обработки

Жаростойкий легированный чугун ( ЧЮ ).  Жаростойкие чугуны способны противостоять коррозионному разрушению под действием воздуха или других газовых сред при высоких температурах. Применяют  для изготовления   деталей контактных аппаратов химического оборудования, компрессоров. Жаропрочный  легированный чугун  ( ЧН ). Жаропрочные чугуны способны выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при

высоких температурах,применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров  и др.

 Износостойкий легированный чугун ( ЧХ ).  Эти чугуны применяют для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах. 

Антифрикционные легированные чугуны ( АЧ ).Отливки из антифрикционного чугуна предназначены для работы в паре в узлах трения со смазкой ( подшипники скольжения ). Антифрикционные чугуны представляют собой

железоуглеродистый сплав с твердой металлической основой и мягкими графитовыми включениями, которые создают пористость. Благодаря пористости  вкладыша  в подшипниках длительное время удерживается смазка.

УЭ 03 – 05    СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.

Проверка достижения целей:

1.     Установите соответствие между видами чугунов и их свойствами

              виды  чугунов

            свойства чугунов

 

 1

Серый

 А

Низкий коэффициент трения, способность удерживать смазку

 2

Жаростойкий

 Б

Высокая устойчивость к

абразивному износу и истиранию при высоких температурах

 3

Белый

 В

 Способность выдерживать

большие механические нагрузки при высоких температурах

 4

Антифрикционный

 Г

Высокая коррозионная стойкость при высоких температурах

 5

Высокопрочный

 Д

Высокая пластичность

 6              

Ковкий

 Е

Высокие механические свойства

 7

 Жаропрочный

 Ж

Высокая демпфирующая

способность

 8

 Износостойкий

 З

 Очень твердый, хрупкий

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.     Сопоставьте виды чугунов и их применение

виды чугунов

применение

 

 1

Высокопрочный

 А

Детали дизелей

 2

Серый

 Б

Аппаратура, устойчивая к

воздействию концентрированной азотной и фосфорной кислот

 3

Ковкий

 В

Получение стали

 4

 Антифрикционный

 Г

Детали машин, работающих в

тяжелых условиях ( Коленчатые валы)

 5

 Жаростойкий

 Д

 Подшипники скольжения

 6     

 Белый

 Е

 Износостойкие детали

гидромашин

 7

 Жаропрочный

 Ж

Детали, способные воспринимать повторно переменные нагрузки  (Тормозные колодки)

 8

  Износостойкий

 З

 Станины станков

         

 

 1

 2

 3

 4

 5

 6

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭ 03- 06     МАРКИ ЧУГУНОВ

Изучив данный учебный элемент, вы сможете

– расшифровать марки различных видов чугунов

– определить марку чугуна по результатам  механического испытания

Оборудование, материалы и вспомогательные средства

         Наименование 

      Количество

презентация

 

 

 

 

УЭОЗ-06      МАРКИ ЧУГУНОВ.

Серый чугун

Согласно ГОСТ 1412-70 установлены следующие марки серого чугуна: СЧ00, СЧ120-280, СЧ150-320, СЧ180-360, СЧ210-400, СЧ240-400, СЧ280-480, СЧ320-560, СЧ400-600, СЧ440-640, где буквы СЧ означают серый чугун, первое число показывает предел прочности ( в МПа ) при испытании на разрыв, а второе- предел прочности при испытании на изгиб ( в МПа ) .Чугун марки СЧ00 не испытывается.

Пример расшифровки марки серого чугуна:

СЧ 360-560

       СЧ- серый чугун

        360- предел прочности на разрыв, 360 МПа

        560- предел прочности на изгиб, 560 МПа

Согласно ГОСТ 1412-85 выпускают следующие марки серого чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45, где буквы СЧ означают серый чугун, а цифры- предел прочности на растяжение( на разрыв) в кгс/ мм.

 Пример расшифровки марки серого чугуна:

              СЧ35

СЧ- серый чугун

35- предел прочности на растяжение 35 кгс/мм ( 350 МПа ) 1кгс/мм =10      МПа

Ковкий чугун

Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки ковкого чугуна: КЧ330-8, КЧ370-12 и т.д., Где буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа , второе число, стоящее после тире- относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.

Согласно ГОСТ1215-79 выпускают следующие марки ковкого чугуна: КЧ30-6, КЧ35-10, КЧ70-2 и т. д. ( предел прочности на разрыв в кгс/мм, относительное удлинение в %)

Пример расшифровки марки ковкого чугуна:

КЧ60-3

КЧ- ковкий чугун

60- предел прочности при растяжении, 60 кгс/мм ( 600 МПа)

3- относительное удлинение, 3%

УЭ 03- 06

Высокопрочный чугун

Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки высокопрочного чугуна: ВЧ450-5, ВЧ600-2, ВЧ1200-4 и т. д., где буквы  ВЧ означают высокопрочный чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа, второе число, стоящее после тире – относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.

Согласно ГОСТ 7293-85 выпускают следующие марки высокопрочного чугуна: ВЧ 38. ВЧ40 и т.д. ( цифры означают  предел прочности при растяжении в кгс/мм )

Пример расшифровки марки чугуна:

ВЧ450-5  

ВЧ- высокопрочный чугун

450- предел прочности при растяжении, 450 МПа

               5- относительное удлинение, 5 %

Легированные чугуны

Жаропрочные, жаростойкие, износостойкие чугуны.

По ГОСТ 7769-75 различают следующие марки легированного жаростойкого чугуна:ЖЧХ ,   ЖЧХ16,    ЖЧХ 20  и т.д. В обозначении марок чугуна буквы ЖЧ означают жаростойкий чугун,  остальные    буквы – легирующие элементы: Х- хром, С- кремний, Ю- алюминий, Г- кремний, М- молибден,   Д- медь, Т- титан, П- фосфор. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых еденицах. Отсутствие цифры означает, что содержание элемента до 1 %.

П  Пример расшифровки марки чугуна:

     ЖЧХ30

  ЖЧ-  жаростойкий чугун , легированный

   Х30- хром 30%

По ГОСТ 7769-82 различают следующие виды легированных чугунов: жаропрочный, жаростойкий, износостойкий. В маркировке легированных чугунов приняты следующие обозначения: Буквы ЧН- чугун жаропрочный, ЧЮ- чугун жаростойкий, ЧХ- чугун износостойкий. Буквы, стоящие после буквыЧ указывают на наличие легирующих элементов, а число за ними- соответствующее содержание этих элементов в процентах. Буква Ш в конце обозначения марки указывает на то, что чугун с шаровидным графитом.

 Пример расшифровки марки чугуна:

ЧН19Х3Ш

  ЧН- жаропрочный чугун, легированный

  Н19- никель 19%

  Х3- хром 3%

  Ш- шаровидный графит

УЭ 03 -06

Легированные

Антифрикционные чугуны

По ГОСТ 1585-85 выпускаются следующие марки антифрикционных чугунов:  АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-2 и т.д. В обозначении марок приняты следующие сокращения: АЧ- антифрикционный чугун, С –серый чугун, В- высокопрочный чугун, К- ковкий чугун. Цифры в маркировке чугунов означают условный номер, который соответствует степени легирования.

Пример расшифровки марки антифрикционного чугуна:

  АЧК-1

 АЧ- антифрикционный чугун

 К- ковкий

 1- условный номер

 

УЭ 03 – 06                    МАРКИ ЧУГУНОВ

Проверка достижения цели:

1.                Закончите расшифровку:

КЧ 38-8                                                               

КЧ –  …                                                                         

 38 –  …                                                                

   8 –  …

СЧ 300 -20

СЧ – …                                                                            

300 –  …                                                                             

20 –  …

 

АЧВ – 2                                                                         

 АЧВ –  …                                                                              

2               –  …

                                                                                             

ЧХ28                                                                               

 ЧХ – …                                                                          

  Х28 – …                                                                       

 

2.     Определите предел прочности при растяжении в данной марке чугуна и пользуясь справочником переведите его в МПа :  ВЧ 45- 5

3.     Расшифровать следующие марки чугунов: 

ЧХ32      ЧН11Г7Ш     АЧК-3     ВЧ 100-4   

 4.  Определите марку чугуна, если  при испытании определили, что предел прочности чугуна    при изгибе равен 64 кгс/мм, а предел прочности  при растяжении – 44 кгс/мм.

 

Контрольные вопросы и задания

1.     Что называется чугуном?

2.     Дайте классификацию чугуна.

3.     Перечислите основные виды чугунов.

4.     Чем обусловлено различие свойств серого и белого чугунов?

5.     Как называется металлургический агрегат, в котором выплавляют чугун?

6.     Какое влияние оказывает углерод и постоянные примеси на свойства чугуна?

7.     Каковы особенности получения ковкого чугуна и высокопрочного?

8.     Где применяются основные виды чугунов?

9.     Что такое легированный чугун? Назовите его марки и применение.

10.   Каким образом подразделяются легированные чугуны по своему назначению?

11.   Укажите назначение и некоторые марки антифрикционных чугунов.

12.    Определите марку чугуна по его механическим свойствам:

Высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении – 380 Мпа, относительное удлинение – 17 %. 

 

1.   Заполните таблицу, пользуясь справочником

Марки чугунов

Названия чугунов

Химический состав(легированные чугуны)

Механические свойства

Предел прочности при растяжении

  σВ,Мпа

Относительное

удлинение

 δ, %

НВ, не

более

ЧХ3

 

 

 

 

 

ЧЮ22Ш

 

 

 

 

 

ЧН19Х3Ш

 

 

 

 

 

КЧ 55-4

 

 

 

 

 

ВЧ 80-2

 

 

 

 

 

СЧ 18

 

 

 

 

 

АЧВ – 1

 

 

 

 

 

 

 

2.     Пользуясь справочником определите марки чугунов

Области применения

Марки чугунов

 

 

Станины станков

 

Подшипники скольжения

 

Детали узлов трения, работающие при повышенных температурах: компрессоры, головки цилиндров

 

турбокомпрессоры

 

Суппорты, резцедержатели

 

 

 

3.     Пользуясь справочником выберите материал режущего инструмента ( фрезы)

 

Материал заготовки

Характер обработки

Марка материала инструмента

Химический состав

Механические и физические свойства

Чугун  240 НВ

черновая

 

 

 

 

 

Литература

 

     1.Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебник для        нач.проф.   образования/       А.М.Адаскин,В.М.З.уев.- 3-е изд., стер.- М.:Издательский центр «Академия»,2004.-240с.

2.  Козлов Ю.С. Материаловедение: Учебн.пособие для средн. проф.техн. училищ. – М.: Высш.шк. 1983.-80с., ил.-(Профтехобразлвание).                             

 3.Чумаченко Ю.Т. Материаловедение. Учебник/Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко.-4-е изд.,перераб.-Ростов н/д Феникс,2005

4. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы:  Учебник для  средних специальных учебных заведений. —7-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. – 363 с, ил.

   5. Макиенко Н.И. Слесарное дело с основами материаловедения. Учебник                        для подготовки рабочих на производстве. Изд. 5-е, перераб. М.: “Высшая школа”, 1974.

 

Приложения.  Конторольная  карта преподавателя

 

УЭ 03-01    Чугун. Общая схема получения чугуна.         

1. в

 2.железная руда, топливо, флюсы

 

3.       

 

 

 

4.

 

 

 

  5.        оксидов железа, пустой породы

 

6.           доменных печах

 

УЭ 03 – 02

 1.

 

 2.

разовые формы

песчаные формы

центробежное литье

под давлением

 3.

 

УЭ 03-03

1.                          серый, ковкий

 

2.        

     1

2

3

4

Г

В

Б

А

 

3

легиров

нелегиров

2

1

4

3

7

5

8

6

 

4.

 

УЭ 03-04

1. кремний, марганец, фосфор

 

2.

 

 

3

 

УЭ 03-05

1.          

1

2

3

4

5

6

7

8

Ж

Г

З

А

Е

Д

В

Б

2.

1

2

3

4

5

6

7

8

Г

З

Ж

Д

Б

В

А

Е

 

УЭ 03-06

1. КЧ -7

38- 4,6

 8-1

 

 СЧ-8

 300-4,6

 20-10

 

 

АЧВ-3

 2-5

 

ЧХ-2

 Х28-9

 

2.       45кг/мм =450 МПа

 

3.                      ЧХ32

ЧХ- легированный, износостойкий

 Х32-хром 32%

 

ЧН11Г 7Ш

ЧН-легиров, жаропрочный

 Н11-никель 11%

  Г 7- марганец 7%

  Ш – Шаровидная форма графита

 

АКЧ-3

Антифрикц.ковкий чугун

3- условный номер

 

ВЧ 100-4

ВЧ-высокопрочный чугун

100-предел прочности при растяжении

4- относит.удлинение

 

4. СЧ 44-64

Плюсы и минусы чугуна – полезная информация на Печь.ру

С начала 19 века и по сей день чугунные печи используют для отопления домов. От начала применения и до настоящего времени чугунные печи претерпели множество изменений. Они стали совершеннее, прочнее, эффективность их увеличилась вместе с практичностью. В холодное время чугунная печь поможет быстро протопить дом, приготовить еду или просушить вещи. Поэтому часто подобные изделия применяются в загородных домах, дачах.


Материал, используемый в изготовлении печей – чугун, представляет собой сплав углерода с железом. Углерод обеспечивает  материалу твердость, однако при этом снижает пластичность, делая его сравнительно хрупким. Дополнительно в сплаве содержатся и другие элементы, например:

  • кремний – прочность и износостойкость, позволяющая применять чугун в серьёзных конструкциях;

  • марганец и хром – устойчивость к перепадам температур, что незаменимо в изготовлении печей;

  • сера и фосфор – снижение чувствительности к высоким температурам и устойчивость к коррозии.

Плюсы чугуна:

  • чугунный корпус печи обеспечивает высокую теплоотдачу;

  • при соблюдении правил эксплуатации долговечность чугунного изделия достигает 35-40 лет;

  • свойства чугуна и толщина стенок чугунного изделия поддерживают длительную теплоотдачу;

  • долговечность, обусловленная устойчивостью к коррозии;

  • прочность и легкость в обработке металла;

  • устойчивость к нагреву и перепадам температур.

Минусы чугуна как материала:

  • сравнительно хрупкий материал. Транспортировка и сборка чугунных изделий требует осторожности;

  • большой вес изделий из чугуна.


Печи, выполненные из чугуна, имеют массу преимуществ:

  • чугунная печь не требует установочного фундамента. Достаточно подключить дымоход, и изделие готово к использованию;

  • печи из чугуна достаточно компактны, что делает их незаменимыми в небольших домах;

  • высокая скорость нагрева. После розжига печи обогрев помещения начинается уже спустя 15 минут;

  • использование твердого топлива (дрова, уголь, деревянные отходы) позволяют использовать печь в качестве своеобразного утилизатора.


Чугуны.Общие сведения – Технология – Уроки

ПЛАН УРОКА.

Тема урока: Чугуны. Общие сведения.

Цели урока:

  • образовательная: изучение основных свойств, маркировки и применения чугунов;

  • развивающая: развитие умения оперировать полученными знаниями, применять их на практике;

  • воспитательная: подчеркивание значимости высокой компетенции любого специалиста.

Оснащение урока: учебник, ноутбук, проектор (содержит презентацию).

Тип урока: комбинированный.

ХОД УРОКА

Проверка присутствующих на уроке и их готовность к уроку…………..1мин.

Объяснение и запись темы и целей урока…………………………………..2мин.

Актуализация опорных знаний………………………………………………5мин.

  1. Какое строение имеют металлы и сплавы?

  2. Какие свойства материалов относятся к физическим?

  3. Какие свойства материалов относятся к химическим?

  4. Какие свойства материалов относятся к химическим?

  5. Какие свойства материалов относятся к технологическим?

  6. Какие свойства материалов относятся к эксплуатационным?

Мотивация учебной деятельности……………………………………………3мин.

Чугун прочно вошел в нашу жизнь много лет назад. Он относительно легко производится и широко применяется в различных областях. Чтобы иметь четкое представление об этом материале необходимо знать его особенности, минусы, плюсы, химический состав, свойства, структуру чугуна и его сплавов, их производство и область применения.

Изучение нового материала…………………………………………………26мин.

Закрепление полученных знаний……………………………………………5мин.

  1. Что такое чугун?

  2. Назовите виды чугунов?

  3. Как маркируют чугуны?

  4. Назовите положительные свойства чугуна.

  5. Назовите отрицательные свойства чугуна.

Подведение итогов урока………………………………………………………2мин.

Оценивание наиболее активных студентов.

Домашнее задание………………………………………………………………1мин.

Проработать изученный материал по конспекту и с помощью других, рекомендованных источников информации.

Чугуны. Общие сведения.

Чугун – сплав железа с углеродом, находящегося в количестве от 2,14 до 6,67%, содержащий также постоянные примеси: кремний (Si), марганец (Мп), серу (S) и фосфор (P).

Чугуны делят на две основные группы: белые (передельный) и серые чугуны (ковкий, высокопрочный, жаропрочный, антифрикционный).

Широко применяемые марки чугунов обычно содержат 2,5-4% углерода, 1-5% кремния, до 2% марганца, а также примеси фосфора и серы. В состав специальных чугунов входят легирующие добавки: ванадий, молибден, никель, титан, хром и др. Температура плавления чугунов зависит от их химического состава и примерно составляет 1200-12500С.

Маркировка чугунов.

Маркируются чугуны буквами и цифрами. Буквы обозначают вид чугуна (СЧ, КЧ, ВЧ, АКЧ, ЖЧХ и др.), цифры – предел прочности (временное сопротивление разрыву). Например, СЧ 25, что означает: серый чугун с временным сопротивлением разрыву (предел прочности) 250 МПа (25 кгс/мм²), КЧ 35-10 ─ КЧ – ковкий чугун, 35 – предел прочности на разрыв в кгс/мм² (350 МПа), 10 – относительное удлинение в %, АКЧ ─ антифрикционный ковкий, ЖЧХ ─ жаропрочный чугун хромистый.

Свойства и применение чугунов.

Высокие прочность и твердость тяжело нагруженные детали.

Высокая демпфирующая (подавляющая) способность и износостойкость обусловили применение чугуна для изготовления станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей и др.

Хорошее литьё (повышенная жидкотекучесть) ─ литые детали.

Чугун имеет хорошие антикоррозионные свойства.

Высокая теплоемкость, поэтому его используют для изделий, предназначенных для сохранения тепла (батареи).

Хорошие антифрикционные свойства вследствие собственного смазочного действия и повышения прочности пленки смазочного материала ─ трущиеся детали.

Низкие пластичность и упругость ─ повышенная хрупкость.

Плохая свариваемость повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и усложняет формирование шва. Вследствие окисления кремния на поверхности сварочной ванны возможно образование тугоплавких оксидов, что может привести к непроварам. Плохо свариваются также чугунные детали, работающие длительное время в соприкосновении с маслом и керосином. Поверхность чугуна пропитывается маслом и керосином, которые при сварке сгорают и образуют газы, способствующие появлению сплошной пористости в сварном шве. Из-за повышенного содержания углерода при сварке чугуна могут образовываться трещины. Чугунные детали, работающие длительное время при высоких температурах, почти не поддаются сварке. Это происходит в результате того, что под действием высоких температур (300-4000С и выше) углерод и кремний окисляются, и чугун становится очень хрупким.

Чугуны имеют плохую обрабатываемость резаньем, однако чугуны с графитом, как мягкой и хрупкой составляющей, хорошо обрабатываются резанием (с образованием ломкой стружки) и обеспечивают более чистую поверхность, чем стали (кроме автоматных сталей).

Чугун: определение, свойства и применение

Что такое чугун?

Чугун – это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%. Его полезность связана с его относительно низкой температурой плавления.

Компоненты сплава влияют на его цвет при разрушении: белый чугун имеет примеси карбидов, которые позволяют трещинам проходить прямо, серый чугун имеет чешуйки графита, которые отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленные новые трещины по мере разрушения материала, а также высокопрочный чугун. имеет графитовые «узелки» сферической формы, препятствующие дальнейшему развитию трещины.

Углерод (C) от 1,8 до 4% и кремний (Si) 1–3% являются основными легирующими элементами чугуна. Сплавы железа с более низким содержанием углерода известны как сталь.

Чугун имеет тенденцию к хрупкости, за исключением ковкого чугуна. Обладает относительно низкой температурой плавления, хорошей текучестью, литейными качествами, отличной обрабатываемостью, устойчивостью к деформации и износостойкостью.

Чугун стал конструкционным материалом с широким спектром применения и используется в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров и картеры коробок передач.Он устойчив к окислению, но плохо поддается сварке.

Самые ранние чугунные артефакты относятся к V веку до нашей эры и были обнаружены археологами на территории нынешнего Цзянсу в Китае. Чугун использовался в древнем Китае для ведения войны, сельского хозяйства и архитектуры.

В 15 веке чугун стал использоваться для производства пушек в Бургундии, Франции и Англии во время Реформации. Количество чугуна, используемого для пушек, требовало крупномасштабного производства. Первый чугунный мост был построен в 1770-х годах Авраамом Дарби III и известен как Железный мост в Шропшире, Англия.Чугун также использовался при строительстве зданий.

Как сделать чугун?

Чугун производится из чугуна, который является продуктом плавки железной руды в доменной печи. Чугун можно производить непосредственно из расплавленного чугуна или путем переплавки чугуна, часто вместе со значительными количествами чугуна, стали, известняка, углерода (кокса), и принятия различных мер для удаления нежелательных примесей.

Фосфор и сера могут выгореть из расплавленного чугуна, но при этом также выгорает углерод, который необходимо заменить.В зависимости от области применения содержание углерода и кремния регулируется до желаемых уровней, которые могут составлять от 2–3,5% и 1–3% соответственно.

При желании в расплав затем добавляют другие элементы до того, как литьем будет получена окончательная форма.

Чугун иногда плавят в доменных печах особого типа, известных как вагранки, но в современных приложениях его чаще плавят в индукционных или электродуговых печах. По окончании плавки расплавленный чугун выливают в раздаточную печь или ковш.

В чем разница между чугуном и сталью?

Чугун на самом деле представляет собой сплав железа и углерода, как и сталь, с основным отличием в том, что в чугуне больше углерода. В то время как сталь требует содержания углерода не более 2 процентов, чугун обычно содержит от 2 до 3,5 процентов углерода.

Чугун дешевле большинства сталей. Кроме того, температура плавления чугуна ниже, чем у стали, но он имеет высокую прочность на сжатие, высокую твердость и высокую износостойкость.Следовательно, важное различие между сталью и чугуном состоит в том, что сталь пластичная и ковкая, тогда как чугун закален и обладает высокой прочностью 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 чугун имеет углерод в виде графита или карбида железа, или и того, и другого. Кроме того, чугун не содержит стали и обладает отличной текучестью.

Свойства чугуна

Несколько общих механических свойств чугуна включают:

  • Твердость. Устойчивость материала к истиранию и вдавливанию.
  • Прочность. Способность материала поглощать энергию
  • Пластичность. Способность материала деформироваться без разрушения
  • Упругость. Способность материала возвращаться к исходным размерам после деформации.
  • Ковкость. Способность материала деформироваться при сжатии без разрыва.
  • Предел прочности. Наибольшее продольное напряжение, которое может выдержать материал без разрыва.
  • Усталостная прочность. Самое высокое напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного количества циклов без разрушения

Чугун

Чугун также содержит небольшое количество примесей, таких как кремний, сера, марганец и фосфор, медь, никель, хром , которые влияют на его свойства в малом или большом масштабе. Эффект от этих свойств заключается в следующем.

  • Кремний: В чугуне частицы кремния составляют до 4 процентов. Он способствует образованию графита, что делает его мягким и легко обрабатываемым, а также повышает прокаливаемость и электрическое сопротивление.
  • Сера: Присутствует до 0,1 процента. Это делает чугун твердым и хрупким.
  • Марганец: Способствует карбидообразованию чугуна, что делает его элитным, твердым и повышает устойчивость к износу и истиранию. Присутствует до 0,75 процента.
  • Хром: Он также способствует образованию карбидов, что увеличивает прокаливаемость, износостойкость, устойчивость к коррозии и окислению.
  • Никель: Повышает прочность на разрыв.
  • Вольфрам: Повышает жаропрочность и жаропрочность.
  • Молибден: Повышает прокаливаемость.
  • Ванадий: Повышает прокаливаемость и жаропрочность.
  • Алюминий: Действует как раскислитель стали.
  • Титан: Действует как раскислитель стали.
  • Ниобий: Он снижает прокаливаемость и увеличивает пластичность, что приводит к увеличению ударной вязкости.
  • Кобальт: Снижает прокаливаемость и сопротивляется размягчению при повышенных температурах.

Типы чугуна

Существует четыре типа основного чугуна, как объясняется ниже:

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

1. Серый чугун

Серый чугун или серый чугун – это чугун с графитовой микроструктурой. Он назван в честь серого цвета образовавшейся трещины из-за присутствия графита. Это самый распространенный чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса.

Чугун первого типа содержит углерод в свободной форме. Он также известен как товарный чугун из-за того, что в основном используется в коммерческих целях.

Он содержит от 3 до 3,5 процентилей углерода и остальное железо. Этот чугун имеет низкую прочность на разрыв, высокую прочность на сжатие и не пластичен. Обладает отличными обрабатываемыми свойствами. Этот металл обозначается буквой FG, за которой следует цифра, показывающая максимальное растягивающее напряжение.

2. Белый чугун

Белый чугун – это тип сплава углерод-железо, который содержит более 2% углерода в виде цементита.

Название «белое литье» происходит от его белой поверхности, вызванной примесями карбида, которые допускают образование трещин по всему металлу. При переломе обнаруживается серебристый (белый) перелом.

Чугун, в котором углерод присутствует в комбинированной или карбидной форме, известен как белый чугун. Белый цвет обусловлен образованием карбида. Он твердый и не подходит для механической обработки. Этот утюг имеет высокую прочность на разрыв и низкую прочность на сжатие.

3. Ковкий чугун

Ковкий чугун изготавливается из белого чугуна путем его нагрева и выдержки при 1 500–1 750 ° F (816–954 ° C) с последующим медленным охлаждением в диапазоне температур 1300–1400 ° F (704–760 ° C).

Этот чугун получают из белого чугуна термической обработкой. Чаще всего его получают отжигом белого чугуна.

Обладает повышенной прочностью и пластичностью, как сталь, но легко отливается. Он часто используется для небольшого растяжения, с хорошей прочностью на разрыв и способностью изгибаться без разрушения (пластичность). Области применения: электрическая арматура, ручной инструмент, фитинги, шайбы, кронштейны, заборы и т. Д.

4. Ковкий чугун

Он также известен как чугун с шаровидным графитом или высокопрочный чугун.Обладает высокой прочностью. Его получают из серого чугуна путем добавления небольшого количества магния на стадии расплава.

Обозначается SG, за которым следуют числа, обозначающие предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

5. Пятнистый чугун

Чугун имеет равное количество свободного углерода и карбида, известного как крапчатый чугун. Имеет промежуточное свойство и цвет серого чугуна и белого чугуна.

6. Охлажденный чугун

Если белый чугун быстро охладился после стадии расплава, полученный чугун известен как охлажденный чугун.

7. Легированный чугун

Легированный чугун получают путем добавления в чугун некоторых легирующих элементов, таких как никель, хром, медь и т. Д. Он имеет улучшенные свойства в зависимости от легирующего элемента. Этот чугун производится для того, чтобы получить желаемые свойства чугуна.

Использование чугуна

Чугун может использоваться для изготовления различных материалов и изготовления различных инструментов и т. Д.

  • Серый чугун: Блоки цилиндров двигателя, маховики, корпуса коробок передач, основания станков.
  • Белый чугун: Опорные поверхности.
  • Ковкий чугун: Шестерни, распредвалы, коленчатые валы, поршневые кольца.
  • Многие виды сантехнической арматуры, такие как канализационные трубы, люки, водопроводные трубы, цистерны, производятся из чугуна.
  • Основание колонны и металлические колонны могут быть изготовлены из чугуна.
  • Литейная форма, используемая для изготовления фонарных столбов, металлических лестниц, ворот и т.д.
  • Из него можно изготавливать различные виды сельскохозяйственной техники и инвентаря.
  • Из чугуна могут быть изготовлены различные детали машинного оборудования.
  • Применяется для изготовления автомобильных деталей.
  • Применяется для изготовления кастрюль и посуды.
  • . Применяется для изготовления якорей для судов. Железо.

    Преимущества чугуна

    • Обладает хорошими литейными свойствами.
    • Обладает хорошей чувствительностью.
    • Обладает отличной износостойкостью.
    • Обладает хорошей обрабатываемостью.
    • Обладает очень низкой чувствительностью к надрезам.
    • Обладает низкой концентрацией напряжений.
    • Обладает низкой стоимостью.
    • Обладает прочностью.
    • Обладает устойчивостью к деформации.
    • Обладает в три-пять раз большей прочностью на сжатие, чем сталь.
    • Обладает отличными антивибрационными (или демпфирующими) свойствами, поэтому используется для изготовления рам машин.
    • Он имеет постоянные механические свойства в диапазоне от 20 до 350 ° C.
    • Он доступен в больших количествах, следовательно, производится в массовом масштабе.Инструменты, необходимые для процесса литья, относительно дешевы и недороги. Это обуславливает невысокую стоимость ее продукции.
    • Ему можно придать любую сложную форму и размер без дорогостоящих операций обработки.

    Недостатки чугуна

    • Склонен к ржавчине
    • Обладает плохой прочностью на разрыв
    • Обладает высоким отношением веса к прочности
    • Обладает высокой хрупкостью.
    • Обладает плохой ударопрочностью.
    • По сравнению со сталью имеет низкую обрабатываемость.
    • Его детали чувствительны к сечению; это связано с медленным охлаждением толстых участков.
    • Выход из строя его частей внезапен и в целом не отражает предел текучести.
    • Необрабатывается (белый чугун).

    Часто задаваемые вопросы.

    Что такое чугун?

    Чугун, сплав железа, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также различные количества кремния и марганца и следы примесей, таких как сера и фосфор. Его получают путем восстановления железной руды в доменной печи.

    Из чего делают чугун?

    Чугун производится из чугуна, который является продуктом плавки железной руды в доменной печи.Чугун можно производить непосредственно из расплавленного чугуна или путем переплавки чугуна, часто вместе со значительными количествами чугуна, стали, известняка, углерода (кокса), и принятия различных мер для удаления нежелательных примесей.

    Для чего используется чугун?

    Обладая относительно низкой температурой плавления, хорошей текучестью, литьем, отличной обрабатываемостью, устойчивостью к деформации и износостойкостью, чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения и используются в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности. такие как головки цилиндров, цилиндр.

    В чем разница между чугуном и сталью?

    Чугун на самом деле представляет собой сплав железа и углерода, как и сталь, с основным отличием в том, что в чугуне больше углерода. В то время как сталь требует содержания углерода не более 2 процентов, чугун обычно содержит от 2 до 3,5 процентов углерода.

    Каковы свойства чугуна?

    Свойства чугуна включают:
    1. Твердость – устойчивость материала к истиранию и вдавливанию.
    2. Прочность – способность материала поглощать энергию.
    3. Пластичность – способность материала деформироваться без разрушения.
    4. Эластичность – способность материала возвращаться к исходным размерам после деформации.

    Для чего нужен чугун?

    Применения чугуна:
    Используется в производстве труб для транспортировки подходящих жидкостей.
    Используется при изготовлении различных машин.
    Используется в производстве автомобильных запчастей.
    Используется для изготовления кастрюль, сковородок и посуды.
    Применяется при изготовлении якорей для судов.

    Читайте также

    СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

    Что такое чугун? Различные типы чугуна и их свойства


    🔗Различные легирующие элементы и их свойства

    Что такое чугун?

    Чугун – это сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2 процентов (варьируется от 1,7 до 4,5%). Чугун производится из чугуна, его можно производить либо непосредственно из расплавленного чугуна, либо путем переплавки чугуна с известняком и углеродом (коксом) в доменной печи, известной как вагранка.Несмотря на то, что для удаления нежелательных примесей требуются различные меры, передельный чугун обычно содержит небольшое количество кремния, марганца, серы, фосфора и т. Д. В зависимости от требуемых свойств количество этих примесей регулируется до желаемых уровней.

    Чугун дешевый и показывает хорошие литейные характеристики. Он обладает отличной обрабатываемостью, высокой износостойкостью и прочностью на сжатие. Прочность на сжатие чугуна больше, чем его предел прочности на растяжение.Чугун является хрупким, поэтому он не подходит для деталей машин, подвергающихся ударам. Предел прочности чугуна указан ниже.
    Прочность на разрыв = от 100 до 200 МПа
    Прочность на сжатие = от 400 до 1000 МПа
    Прочность на сдвиг = 120 МПа

    Виды чугуна и их состав, свойства и характеристики

    Серый чугун

    Состав: углерод = 3 – 3,5%, кремний = 1 – 2,75%, марганец = 0,4 – 1%, фосфор = 0,15 – 1%, сера = 0.02 – 0,15%

    Свойства: высокая прочность на сжатие, низкая прочность на растяжение, хрупкость, характеристики гашения вибрации, обрабатываемость лучше, чем у стали, хорошая текучесть, низкая пластичность, низкая ударная вязкость.

    Обычный товарный чугун. Он имеет серый цвет, потому что содержит углерод в виде хлопьев свободного графита. Одним из благоприятных свойств серого чугуна является то, что свободный графит в структуре действует как смазка. По этой причине этот вид чугуна рекомендуется для деталей машин, в которых происходит скольжение.

    Применение: Корпуса станков, маховики , автомобильные блоки и головки цилиндров, трубы и трубопроводная арматура.

    Белый чугун
    Состав: углерод = 1,75–2,3%, кремний = 0,85–1,2%, марганец = менее 0,4%, фосфор = менее 0,2%, сера = менее 0,12%.

    Свойства: Низкая прочность на сжатие, высокая прочность на растяжение, стойкость к абразивному износу, твердый, хрупкий, обычно не поддается механической обработке, плохая текучесть

    Белый чугун не имеет графита в своей структуре, весь углерод находится в форме карбида (цементита).Итак, он белого цвета и показывает белый перелом. Это один из самых твердых чугунов. Он не может быть обработан обычными режущими инструментами и требует шлифовальных инструментов для формования белого чугуна.

    Применение: Автомобильные колеса, плиты щековой дробилки, валки для дробления зерна, изнашиваемые поверхности насосов, такие как рабочее колесо и спиральный корпус.

    Ковкий чугун


    Свойства: высокий предел текучести, ударопрочный, чем у серого чугуна, ковкий, пластичный, низкий коэффициент теплового расширения, хороший индекс обрабатываемости .

    Весь углерод, присутствующий в ковком чугуне, находится в форме цементита. Сначала он представляет собой белый чугун, затем с помощью термообработки отжига он превращается в ковкую форму. В соответствии с химическим составом, циклом процесса отжига ковкий чугун подразделяется на (i) ковкий чугун черного цвета, (Ii) ковкий чугун белого цвета и (iii) ковкий чугун перлитного класса. Медленный процесс позволяет поверхностному натяжению формировать углерод в виде сферических или узловатых частиц неправильной формы, а не хлопьев.Он обладает очень хорошей пластичностью, поэтому его можно сгибать без разрушения. Обычно свойства ковкого чугуна аналогичны свойствам мягкой стали.

    Применение: Используется там, где детали машин требуют хорошей прочности и пластичности, электрические фитинги, трубопроводная арматура, дверные петли, колеса тележек, ручной инструмент, автомобильные коленчатые валы, железные дороги и т. Д.

    🔗Различные типы ковкого чугуна – Whiteheart, Blackheart и Перлит
    🔗Быстрая разница между процессом Уайтхарта и процессом Блэкхарта

    Охлажденный чугун
    Это тип белого чугуна, получаемый путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна.Процесс быстрого охлаждения обычно известен как охлаждение (причина названия «охлажденный чугун»). При контакте расплавленного чугуна с холодным песком кристаллизатора наружный слой каждой отливки охлаждается. Иногда гипсовая повязка случайно остывает на значительную глубину. В других случаях охлаждение выполняется намеренно с использованием вставок, известных как охлаждение в форме. Использование кокилей приводит к получению твердой поверхности отливки.

    Чугун с шаровидным графитом или шаровидным графитом


    Состав: Углерод = 3.2 – 4,2%, кремний = 1 – 4%, марганец = 0,5 – 1%, фосфор = 0,18%, сера = 0,2%.

    Свойства: В целом чугун с шаровидным графитом по своим свойствам аналогичен ковкому чугуну. Высокая прочность на разрыв, хорошая обрабатываемость, литье, износостойкость, свариваемость, пластичность, герметичность, ударопрочность и ударопрочность, промежуточная демпфирующая способность.

    Его еще называют высокопрочным чугуном. Добавление небольшого количества узловатых элементов (например, магния) в расплав серого чугуна помогает графиту принимать форму конкреций / сфероидов вместо угловатых чешуек.Этот вид чугуна используется при литье с необходимыми ударопрочными и ударопрочными свойствами. Округлые утолщения препятствуют образованию трещин, что увеличивает пластичность.

    Применение: Гидравлические цилиндры, оборудование для передачи энергии, валки для прокатного стана, железные трубы для водопроводных и канализационных линий, насосы и компрессоры.

    Пятнистый чугун
    Состав: Углерод = 1,75%

    Свойства: Хорошая текучесть, меньшая склонность к ржавчине по сравнению с серым чугуном.

    Это продукт между серым и белым чугуном по цвету, составу и общим свойствам.Его прочность и твердость зависят от соотношения свободного и связанного углерода.

    Применение: крышка люка, фонарный столб, противопожарные свечи

    Чугун | Типы, преимущества, недостатки, использование, свойства

    Чугун – это сплав черных металлов, содержащий более 2% углерода. Хотя он может иметь любой процент углерода от 2% до 6,67%, но на практике он составляет всего от 2% до 4%.

    Свое название получил благодаря отличным литейным качествам. Он твердый и хрупкий.

    Между чугуном и сталью есть принципиальная разница. Сталь содержит менее 1% углерода, а чугун – более 2% углерода.

    Другие легирующие элементы, которые обычно используются в нем:

    • Марганец : Повышает сопротивление износу и истиранию
    • Хром : Повышает прокаливаемость, износостойкость, устойчивость к коррозии и окислению
    • Никель : Повышает прочность на разрыв
    • Вольфрам : Повышает жаропрочность и жаропрочность
    • Молибден : Повышает прокаливаемость
    • Ванадий : Повышает прокаливаемость и жаропрочность
    • Кремний : Повышает прокаливаемость и удельное электрическое сопротивление
    • Алюминий : работает как раскислитель стали
    • Титан : работает как раскислитель стали
    • Ниобий : снижает прокаливаемость и увеличивает пластичность, что приводит к увеличению ударной вязкости
    • Кобальт : снижает закаливаемость и сопротивляется размягчению при повышенных температурах

    Виды чугуна

    В приведенной выше таблице вы можете найти состав различных типов чугунов

    Ниже приведены некоторые важные его типы

    • Серый
    • Дуктильный
    • Графит уплотненный
    • Белый
    • Гибкий
    • Устойчивость к истиранию
    • Шаровидная или сфероидальная
    • Аустенитный

    Теперь кратко обсудим свойства каждого из них.

    1. Белый чугун

    Углерод присутствует здесь в виде карбида железа (Fe 3 C).

    Его свойства

    • Обладает высокой прочностью на сжатие
    • Сложно обработать
    • Обладает хорошей твердостью
    • Устойчивость к износу
    1. Серый чугун

    Углерод здесь в основном в форме графита.Стоит недорого.

    Его свойства

    • Обладает хорошей обрабатываемостью
    • Обладает хорошей устойчивостью к истиранию и износу
    • Обладает высокой прочностью на сжатие
    • Хрупкий
    1. Ковкий чугун

    Его свойства

    • Обладает высокой пластичностью
    • Обладает высокой прочностью
    1. Ковкий чугун

    Они стали пластичными с помощью отжига.Из них изготавливают детали, где ковка стоит дорого, например, опоры тормозов, ступицы колес вагонов и т. Д. Они дорогие.

    Его свойства

    • Обладают повышенной пластичностью
    • Они прочнее серого чугуна
    • Их можно перекручивать или сгибать без перелома
    • Отличные возможности обработки

    5. Чугун с шаровидным графитом или шаровидным графитом

    Здесь графит присутствует в виде сфер или конкреций.

    Его свойства

    • Обладают повышенной прочностью на разрыв
    • Обладают хорошими характеристиками удлинения

    Преимущества чугуна
    • Обладает хорошими литейными свойствами
    • Он доступен в больших количествах, следовательно, производится массово. Инструменты, необходимые для процесса литья, относительно дешевы и недороги. Это приводит к низкой стоимости ее продукции.
    • Ему можно придать любую сложную форму и размер без дорогостоящих операций механической обработки
    • Обладает в три-пять раз большей прочностью на сжатие по сравнению со сталью
    • .
    • Обладает хорошей обрабатываемостью (серый чугун)
    • Обладает отличными антивибрационными (или демпфирующими) свойствами, поэтому используется для изготовления корпусов машин.
    • Обладает хорошей чувствительностью
    • Обладает отличной износостойкостью
    • Обладает постоянными механическими свойствами от 20 до 350 градусов Цельсия
    • Обладает очень низкой чувствительностью к метке
    • Имеет низкую концентрацию напряжений
    • Низкая стоимость
    • Обладает прочностью
    • Устойчивость к деформации

    Недостатки чугуна
    • Склонен к ржавчине
    • Обладает плохой прочностью на разрыв
    • Его части чувствительны к сечению, это связано с медленным охлаждением толстых сечений.
    • Выход из строя частей является внезапным и полным, у него нет предела текучести.
    • Имеет плохую ударопрочность
    • По сравнению со сталью хуже обрабатывается
    • Обладает высоким соотношением веса к прочности
    • Обладает повышенной хрупкостью
    • Не обрабатывается (белый чугун)

    Применения чугуна

    Используется для изготовления следующих вещей

    • Используется в производстве труб для транспортировки подходящих жидкостей.
    • Используется в производстве различных машин
    • Используется в производстве автомобильных деталей
    • Используется для изготовления кастрюль и посуды
    • Применяется при постановке якоря для судов.

    Источник изображения

    Состав

    Категория: Наука о производстве

    Какие бывают типы чугуна?

    Чугун – это черный металл, в котором железо является основным компонентом. Все черные металлы извлекаются из чугуна путем переплавки чугуна с коксом и известняком в печи. Доступны различные типы чугуна. В этой статье мы обсудили все типы чугуна с их составами.

    Чугун – это группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода от 1,7% до 4,5%. Чугун – строго хрупкий материал, поэтому его нельзя использовать для изготовления всех видов элементов машин, поэтому состав компонентов должен быть изменен для достижения различных свойств материала.

    Ниже приведены различные механические свойства чугуна.

    Прочность на растяжение чугуна = от 100 до 200 МПа (∴ 1 МПа = 1 Н / мм 2 )

    Прочность на сжатие чугуна = от 400 до 1000 МПа

    Прочность на сдвиг чугуна = 120 МПа

    1. Серый чугун
    2. Белый чугун
    3. Охлажденный чугун
    4. Ковкий чугун
    5. Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом / чугун с шаровидным графитом)
    c12

    Тип чугуна

    Углерод Кремний Марганец Сера

    Фосфор

    Серый чугун

    5 – 4,0 1,0 – 3,0 0,2 ​​- 1,0 0,02 – 0,25 0,02 – 1,0

    Белый

    1,8 – 3,6 0,5 – 1,9 0,25 – 0,8 0,0 0,06 – 0,2
    Ковкий (белый литой) 2,0 – 2,9 0,9 – 1,9 0,15 – 1,2 0,02 – 0,2

    0,02 – 0,2

    4.0 1,8 – 2,8 0,1 – 1,0 0,01 – 0,03

    0,01 – 0,1

    • Серый чугун имеет графитовую микроструктуру и серый цвет из-за наличие графита.
    • Серый чугун имеет очень низкую прочность на разрыв и высокую прочность на сжатие.
    • Не обладает пластичностью.
    • Серый чугун обычно используется для изготовления компонентов скольжения, поскольку графитовая структура сама по себе действует как свободная смазка.
    • Доступны семь марок серого чугуна (согласно Is: 210-1993).
    • Используется для изготовления маховиков, блоков цилиндров, корпусов, корпусов станков.

    Белый чугун

    • Белый чугун не будет иметь графита, поэтому он выглядит белым из-за отсутствия графита, а углерод находится в форме карбида (цементита).
    • Обладает высокой прочностью на разрыв и очень плохой прочностью на сжатие.
    • Из-за его твердости обработка обычными инструментами затруднена.
    • Используется для изготовления автомобильных колес, валков для дробления зерна, дробильных плит для щековых дробилок.

    Охлажденный чугун

    • Это белый чугун, полученный путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна. Это быстрое охлаждение называется чугун Chilling , а производимый чугун – чугун с охлаждением.

    Ковкий чугун

    • Ковкий чугун производится из белого чугуна. Ковкий чугун может быть произведен путем графитизации или окисления и декарбонизации белого чугуна.Затем химический состав и металлографические структуры будут изменены, чтобы получить ковкий чугун из белого чугуна.
    • Ковкий чугун имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем серый чугун, и обладает превосходными обрабатываемыми качествами.
    • Различают три основных ковких чугуна. это
      • ковкий чугун черного цвета
      • ковкий чугун белого цвета
      • ковкий перлитный чугун
    • Используется для изготовления железнодорожного подвижного состава, тормозных опор, дверных петель, замков.

    Ковкий чугун

    • Ковкий чугун известен как высокопрочный чугун. Также известен как чугун с шаровидным графитом / чугун с шаровидным графитом.
    • Этот ковкий чугун можно получить, добавляя в серый чугун от 0,1% до 0,8% магния.
    • Благодаря наличию магния в ковком чугуне, он улучшает высокую текучесть, литье, предел прочности, ударную вязкость, износостойкость, свариваемость, обрабатываемость.
    • Используется для изготовления литых изделий, таких как гидроцилиндры, головки цилиндров, валки прокатных станов, изделия центробежного литья.

    Это разные типы чугуна.

    Как эти составы влияют на свойства каждого типа чугуна? путем добавления в чугун различных примесей, таких как сера, кремний-марганец и т. д., для улучшения механических свойств материалов.

    Руководство для начинающих по идентификации чугуна

    Из-за темпераментности всех типов чугуна существует распространенное – а также досадное – заблуждение, что создать качественный сварной шов с использованием чугуна практически невозможно.Некоторые сварщики были дезинформированы о возможностях чугуна при правильном обращении. Специалисты Muggy Weld нередко получают положительные отзывы от клиентов, которые, наконец, обнаруживают, что то, что они раньше считали невозможным, на самом деле все-таки осуществимо.

    Что такое чугун?

    – это сплав, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также небольшое количество кремния и марганца.В чугуне также часто встречаются другие примеси; существует множество элементов, которые могут затруднить работу с металлом. Чугун также содержит частицы углерода, которые делают его склонным к растрескиванию или растрескиванию. Кованое железо, в отличие от чугуна, – это металл, который нужно просто нагревать, а не плавить, и в результате вы можете легко придать ему форму. Поскольку он податлив, для сварки часто используется кованое железо. К сожалению, в случае чугуна этого не происходит.

    Мы часто ассоциируем чугун с посудой, обычной утварью и некоторыми зданиями.Существуют разные типы чугуна, и слесарям полезно знать, с какими вариантами они будут работать. Мы дадим краткий обзор четырех типов чугуна: серого, белого, ковкого и пластичного.

    Серый

    Серый чугун – одна из наиболее широко используемых форм чугуна, поэтому любой слесарь-металлист может пожелать ознакомиться с этим типом перед любыми другими вариантами. Серый чугун отличается хлопьевидным внешним видом и серым цветом, создаваемым графитом внутри его состава.Свойства серого чугуна будут меняться в зависимости от того, какие материалы объединяются при плавлении.

    Вопреки распространенному мнению, некоторые виды чугуна действительно можно успешно сваривать. Из-за невысокой цены серый чугун является привлекательным вариантом для любых проектов, где это применимо. Он чрезвычайно устойчив к нагреванию, а также является одним из немногих металлов, который хорошо справляется с тепловыми циклами (серия быстрых переходов от тепла к холоду). Некоторые металлы начнут трескаться, если они быстро переключатся между резкими температурами.Серый чугун – один из самых устойчивых металлов к частым перепадам температур, поэтому многие используют его для этой цели.

    Белый

    По сравнению с другими типами чугуна, белый чугун – единственный тип, в котором углерод представлен только в виде карбида. Белый чугун получил свое название и внешний вид благодаря находящимся в его структуре соединениям, известным как цементит и перлит. Подобно своему серому аналогу, белый чугун имеет множество мелких хлопьев и трещин.

    Однако, в отличие от своего серого аналога, белый чугун имеет низкое содержание углерода и силикона.Это делает его менее ударопрочным, чем многие виды железа. Белый чугун часто сочетается с серым для повышения его прочности. Белое железо является недорогим вариантом, но оно чрезвычайно хрупкое, что затрудняет резку. Это происходит из-за высокой скорости его охлаждения.

    Гибкий

    При нагревании белого чугуна образуется ковкий чугун. Когда первый нагревается до 920 градусов по Цельсию, ему дают остыть в невероятно медленном темпе. Это позволяет графиту медленно разделяться и превращаться в сфероидальные частицы.Это создает более гладкую поверхность, чем чешуйчатая поверхность белого железа.

    Есть два типа ковкого чугуна; черное сердце и белое сердце. Белое сердце нагревается в окисленной атмосфере, чтобы удалить углерод с поверхности. Процесс охлаждения белого сердца занимает несколько дней и дает конечный результат, устойчивый к растрескиванию.

    Чугун «Черное сердце» получают путем отжига в нейтральной атмосфере. Затем его выдерживают при высокой температуре до четырех дней и, как и в случае с белым сердцем, он создает поверхность без хлопьев.

    Как следует из названия, этот тип чугуна является наиболее ковким из своих аналогов. Вы можете легко обрабатывать его и придавать ему различные формы, что делает его идеальным для создания уникальных предметов.

    Дуктильный

    Свойства магния в сплаве высокопрочного чугуна придают графиту сфероидальную форму, в отличие от чешуйчатых форм белого и серого чугуна. Ковкий чугун устойчив к износу и повреждениям, сохраняющимся при сильных ударах. Отсутствие чешуек делает высокопрочный чугун более устойчивым к повреждениям, чем белый или серый чугун.Ситуации, которые могут привести к разрушению белого и серого чугуна, вместо этого позволят высокопрочному чугуна изгибаться. Хотя с ковким чугуном труднее работать, чем с другими вариантами, его известность заключается в его долговечности.

    Как можно использовать чугун при сварке?

    Как мы уже говорили выше, чугун не так сложно сваривать, как многие думают. Многие отвергают изделия, содержащие чугун, как непоправимые. Мы в Muggy Weld стремимся информировать сварщиков о том, что они могут сэкономить деньги, научившись работать с чугуном.Задача просто требует умения оценить металл, с которым вы работаете, и методы, которые помогут вам достичь нужных результатов.
    Мы исследовали несколько различных типов чугуна, и от того, какой из них вы выберете, будет зависеть используемый вами метод и конечный результат. Ниже мы приводим несколько моментов, которые следует учитывать при сварке чугуна:

    • Очистить металл
    • Предварительно нагрейте металл до температуры 260-650 градусов Цельсия, но не выше 780 градусов
    • При работе с металлом убедитесь, что вы работаете медленно и медленно

    Правильные продукты

    В конечном счете, методы, которые вы используете для сварки любого металла, идут рука об руку с тем, что вы используете для его сварки.Магги Велд стремится предоставить решение для всех, кто раньше не считал его доступным. Мы предлагаем высококачественные сварочные изделия, от обожженных чугунных электродов до серебряных припоев. У нас также есть подборка видеороликов, демонстрирующих, как проводить сложный ремонт. Чтобы узнать больше о предлагаемых нами продуктах, не стесняйтесь обращаться к Магги Велд сегодня.

    Типы чугуна

    [объяснение с составом материала] PDF

    Из этой статьи вы узнаете, что такое чугун ? и различные типы чугуна , объясненные их составом , заявкой , преимуществами и недостатками .

    Также загрузите PDF-файл этой статьи внизу этой статьи.

    Чугун

    Чугун получают путем переплавки чугуна, кокса и известняка в печи, известной как вагранка. Это сплав железа и углерода. Содержание углерода в чугуне варьируется от 1,7% до 4,5%. Кроме того, он содержит очень небольшое количество кремния, серы, марганца и фосфора.

    Углерод присутствует в следующих двух формах:

    1. Свободный углерод или графит
    2. Комбинированный углерод или цементит

    Ниже приведены важные свойства чугуна , которые делают его ценным материалом для инженерных целей.

    1. Низкая стоимость.
    2. Хорошие литейные характеристики.
    3. Высокая прочность на сжатие.
    4. Износостойкость.
    5. Превосходная обрабатываемость.

    Прочность на сжатие чугуна больше, чем на разрыв.

    Ниже приведены значения предельной прочности чугуна.

    1. Растяжение – от 100 до 200 Н / мм2
    2. На сжатие – от 400 до 100 Н / мм2
    3. Сдвиг – 120 Н / мм2

    Типы чугуна

    Ниже приведены Типы чугуна, используемого для инженерных целей :

    1. Серый чугун
    2. Белый чугун
    3. Охлажденный чугун
    4. Пятнистый чугун
    5. Ковкий чугун
    6. Шаровидный чугун
    7. Легированный чугун

    Серый чугун

    Серый чугун – товарное железо, имеет следующие составы:

    Состоит из углерода – от 3 до 3.5%, кремний – от 1 до 2,75%, марганец – от 0,40 до 1%, фосфор – от 0,15 до 1%, сера – от 0,02 до 0,15%, а остальное – железо.

    Серый цвет обусловлен тем, что углерод присутствует в виде свободного графита. Серый чугун легко поддается механической обработке, поскольку он имеет высокую прочность на сжатие, низкую прочность на разрыв и не пластичен.

    Хорошим свойством серого чугуна является то, что свободный графит в его структуре действует как смазка. По этой причине он очень подходит для деталей, где требуется скользящее действие.

    Отливки из серого чугуна широко используются для изготовления корпусов станков, труб и трубопроводной арматуры, автомобильных блоков цилиндров и сельскохозяйственных орудий.

    Состав серого чугуна: качество отливки – PDF

    Белый чугун

    Белый чугун имеет белый излом и имеет следующий относительный состав :

    Он состоит из углерода – от 1,75 до 2,3%, кремния – 0,85–1,2%, марганец – 0,10–0,40%, фосфор – 0,05–0.20%, сера – от 0,12 до 0,35%

    Изображение предоставлено: exportersindia.com

    Из-за того, что углерод находится в форме цементита, в металлах возникает белый цвет. Цементит – самый твердый элемент железа, который вызывает быстрое охлаждение расплавленного железа. Белый чугун имеет высокую прочность на растяжение и низкую прочность на сжатие, поэтому его нельзя обрабатывать.

    Используется для низкокачественного литья и в местах, где требуется твердое покрытие, в качестве внешней поверхности автомобильных колес. Белый чугун также используется в качестве сырья при производстве ковкого и кованого чугуна.

    Охлажденный чугун

    Белый чугун, полученный путем быстрого охлаждения расплавленного чугуна. Быстрое охлаждение обычно называют охлаждением, а полученный таким образом чугун известен как охлажденный чугун. Все литейные формы контактируют с расплавленным чугуном с холодным песком на внешней поверхности. Но в большинстве отливок эта твердость проникает на очень небольшую глубину (менее мм).

    Изображение предоставлено: indiamart.com

    Иногда отливка охлаждается намеренно, а иногда охлаждение происходит случайно на значительную глубину. Преднамеренное охлаждение осуществляется путем вставки в форму железных или стальных вставок. Когда расплавленный металл входит в контакт с холодом, его тепло быстро отводится и образуется твердая поверхность.

    Охладители используются на любой поверхности отливки, которая должна быть жесткой, устойчивой к износу и трению. Процесс охлаждения используется при отливке ролей для дробления зерна и пластин щековой дробилки. Покрытие колес рельсовых тележек также охлаждается.

    Пестрый чугун

    Это продукт между серым и белым чугуном по составу, цвету и свойствам.Его получают при литье, когда некоторые изнашиваемые поверхности были охлаждены.

    Ковкий чугун

    Ковкий чугун получают из белого чугуна с помощью подходящего процесса термообработки (т. Е. Отжига). В процессе отжига объединенный углерод белого чугуна разделяется на частицы свободного графита.

    Изображение предоставлено: homedepot.com

    Ковкий чугун пластичный и его можно сгибать, не ломая и не ломая сечения. Его предел прочности на разрыв выше, чем у серого чугуна, и он обладает отличными обрабатываемыми качествами.

    Он используется для изготовления деталей машин, для которых стальные поковки будут дорогими и должны иметь достаточную степень точности металла.

    Пример: ступицы колес вагонов, малая арматура для железнодорожного подвижного состава, тормозные опоры, детали сельскохозяйственной техники, трубопроводная арматура, дверные петли, замки и т. Д.

    Чугун с шаровидным графитом

    Также известен как высокопрочный чугун, сфероидальный графитовый (т.е. SG) чугун или высокопрочный чугун. Чугун с шаровидным графитом получают путем добавления магния в расплавленный чугун.Магний преобразует графит чугуна в чешуйчатую форму, в сферическую или шаровидную форму.

    Мишельшок – Университет Макгилла, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6464476

    Таким образом, механические свойства значительно улучшаются. Чугун с шаровидным графитом ведет себя как сталь. Обычно используется для литья под давлением, гидроцилиндров, головок цилиндров, валков для прокатных станов и изделий центробежного литья.

    Легированный чугун

    Обсуждаемый выше чугун называется обычным чугуном.Литой чугун получают путем добавления таких элементов, как никель, хром, молибден, медь, кремний и марганец.

    Изображение предоставлено: indiamart.com

    Эти сплавы обеспечивают большую прочность и улучшают свойства элементов.

    Легированный чугун имеет,

    1. Углерод – 0,02%
    2. Кремний – 0,15%
    3. Марганец – 0,03%
    4. Фосфор – 0,12%
    5. Сера – 0,02%
    6. Шлак – 3% (по весу) и остальное железо.

    Влияние примесей на чугун

    Мы уже обсуждали, что чугун содержит небольшое количество кремния, серы, марганца и фосфора.Влияние этих примесей на чугун следующее:

    1. Кремний
    2. Сера
    3. Марганец
    4. Фосфор

    Кремний

    Он присутствует в чугуне до 4%. Кремний обеспечивает образование свободного графита, который делает чугун мягким и легко обрабатываемым. Кремний производит качественное литье без дыр в материале из-за его высокого сродства к кислороду.

    Сера

    Делает чугун твердым и хрупким.Поскольку слишком много серы приводит к получению вредных отливок, ее следует поддерживать значительно ниже 0,1% для большинства литейных целей.

    Марганец

    Марганец делает чугун белым и твердым. Часто держится ниже 0,75%. Это помогает контролировать вредное воздействие серы.

    Фосфор

    Он способствует плавкости и текучести чугуна, но вызывает хрупкость. Редко допускается превышение 1%. Фосфорные чугуны – полезные отливки сложной конструкции и для многих отливок в легкой инженерии, когда важна дешевизна.

    Свойства

    Ниже приведены свойства чугуна:

    1. Чугун обладает хорошей коррозионной стойкостью, поэтому его можно использовать для водопроводных труб и т. Д.
    2. Он не притягивается к магниту.
    3. Температура плавления около 1250 ºC.
    4. Имеет удельный вес 7,5.
    5. Чугун имеет предел прочности на разрыв около 150 Н / мм 2 и предел прочности на сжатие около 600 Н / мм 2 . Следовательно, он хорош при сжатии.
    6. Он становится мягким при хранении в соленой воде и дает усадку при охлаждении.
    7. Чугун может быть непригоден для ковочных работ из-за отсутствия пластичности.

    Преимущества чугуна

    1. Обладает хорошей обрабатываемостью и литейными свойствами.
    2. Чугун обладает хорошей износостойкостью, а также хорошим гашением вибрации.
    3. Может выдерживать большие нагрузки и обладает хорошей устойчивостью к коррозии.
    4. Чугун имеет низкую прочность на разрыв и относительное удлинение.
    5. Ей можно придать любые сложные формы и размеры без дорогостоящих операций механической обработки.
    6. Чугун, доступный по низкой цене и обладающий низкой прочностью.

    Недостатки чугуна

    1. Чугун имеет низкую прочность на разрыв.
    2. Чугунные детали чувствительны к сечению из-за медленного охлаждения толстых сечений.
    3. Выход из строя его частей внезапный и тотальный, это не отражает предела текучести.
    4. По сравнению со сталью он хуже обрабатывается.
    5. Чугун имеет высокую хрупкость.

    Применение чугуна

    1. Используется для изготовления труб и транспортировки подходящих жидкостей.
    2. Кастирон, используемый для изготовления различных машин.
    3. Используется для изготовления автомобильных запчастей.
    4. Для постройки якоря для судов используется чугун.
    5. Из чугуна также изготавливают такие кухонные приборы, как кастрюли, сковороды и посуду.

    Вот и все, спасибо за прочтение. Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею со своими друзьями.Если у вас есть вопросы по « чугуна », вы можете задать их в комментариях.

    Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о новых статьях:

    Скачать PDF-файл этой статьи

    Читать дальше:

    Что такое чугун? | Металлические Супермаркеты

    Железо входит в состав многих металлических сплавов. Без него невозможно было бы производить углеродистую сталь, нержавеющую сталь, суперсплавы и некоторые другие группы металлических сплавов.Тем не менее, чугун, по иронии судьбы группа металлических сплавов с «железом» в названии, часто неправильно понимается в отношении того, что это такое, как его производят и для чего его можно использовать. В этой статье подробно рассматривается чугун.

    Что такое чугун?

    Чугун – это термин, используемый для описания семейства металлических сплавов, основным легирующим элементом которых является железо. Из-за его названия некоторые люди склонны думать, что чугун на 100% состоит из железа. Это просто неправда. Фактически, углеродистые стали содержат больше элементов железа, чем чугуны.

    Чтобы считаться чугунным, сплав, в котором преобладает железо, должен иметь более 2% углерода, чтобы окончательный сплав считался чугунным. В чугунах также меньше других сплавов, из которых наиболее популярными являются марганец и кремний. Эти дополнительные легирующие элементы используются для дальнейшего изменения свойств чугуна и приводят к определенным обозначениям сплавов чугуна.

    Также существует не одна группа чугунов. Фактически, существует четыре основных подтипа сплавов чугуна.Это:

    • Ковкий чугун: содержит вкрапления графита, что делает его более пластичным, чем другие чугуны, при сохранении отличных прочностных свойств.
    • Серый чугун: содержит чешуйки графита, улучшающие его обрабатываемость по сравнению с другими чугунами.
    • Белый чугун: содержит большое количество карбидов железа, что делает его очень хрупким, но с высокой степенью износостойкости.
    • Ковкий чугун: практически белый чугун, прошедший специальную термообработку для преобразования карбидов железа в графитовые включения; он имеет свойства, аналогичные высокопрочному чугуну

    Как производится чугун?

    Процесс производства чугуна – так этот металл получил свое название.Чтобы сделать чугун, железная руда нагревается в печи до плавления. Затем расплавленный металл разливают (разливают и дают затвердеть в форме слитка). Слитки чугуна снова расплавляются в окончательную изложницу. Во время этого последующего переплава чугун может иметь несколько металлургических модификаций за счет введения легирующих элементов или процессов термообработки. Часто именно здесь чугун попадает в спецификации одной из четырех упомянутых выше групп.

    Чугун в расплавленном состоянии имеет лучшую текучесть, чем сталь. Чугун также имеет низкую температуру плавления. Эти два свойства делают чугун идеальным кандидатом для литья. Отчасти поэтому он так популярен. Однако благодаря усовершенствованной технологии производства и формовки стали использование чугуна за последние несколько столетий сократилось.

    Где используется чугун?

    Чугун широко используется в приложениях, требующих высокой твердости и стойкости к истиранию и менее важных для структурных свойств.Это связано с тем, что для многих проектов сталь обычно можно модифицировать так, чтобы она имела более желательные структурные характеристики, чем чугун. Хотя до того, как сталь стала более распространенной, чугун был несколько популярен в конструкционных целях. Чугун также довольно доступен из-за требований к основным легирующим элементам и дешевизны производства. Поэтому сегодня во всем мире все еще довольно часто можно увидеть чугун. Вот несколько примеров, хотя важно знать, что они будут варьироваться в зависимости от того, какой из четырех типов чугуна, упомянутых выше, выбран:

    • Диски тормозные
    • Шестерни и зубчатые колеса
    • Звездочки
    • Цепи
    • Машины
    • Посуда
    • Декоративные архитектурные элементы
    • Блоки двигателя
    • Валы и стержни разных типов
    • Корпуса
    • Горное оборудование

    Ссылка URL:

    https: // www.britannica.com/
    https://monroeengineering.com/
    https://www.machinedesign.com/
    https://www.engineeringtoolbox.com/

    Металлические Супермаркеты

    В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

    Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины.Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

    Посетите одно из более чем 100 наших офисов в Северной Америке сегодня.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.