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

alexxlab | 03.06.2023 | 0 | Разное

3.3. Чугуны

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 6,67 % углерода. Но это теоретическое определение. На практике содержание углерода в чугунах находится в пределах 2,5…4,5 %. В качестве примесей чугун содержит Si, Мn, S и Р.

Классификация чугунов. В зависимости от того, в какой форме содержится углерод в чугунах, различают следующие их виды. В бе­лом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде це­ментита. Структура белого чугуна соответствует диаграмме Fе–Fе₃С. В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита, вклю­чения которого имеют пластинчатую форму. В высокопрочном чугуне графитные включения имеют шаровидную форму, а в ковком — хлопь­евидную. Содержание углерода в виде цементита в сером, высоко­прочном и ковком чугунах может составлять не более 0,8%.

Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и очень плохо обрабатывается.

Поэтому для изготовления изделий он не ис­пользуется и применяется как предельный чугун, т.е. идет на произ­водство стали. Для деталей с высокой износостойкостью использу­ется чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого чугуна. Машиностроительными чугунами, идущими на изго­товление деталей, являются серый, высокопрочный и ковкий чугуны. Детали из них изготовляются литьем, так как чугуны имеют очень хорошие литейные свойства. Благодаря графитным включени­ям эти чугуны хорошо обрабатываются, имеют высокую износостой­кость, гасят колебания и вибрации. Но графитные включения умень­шают прочность.

Таким образом, структура машиностроительных чугунов состо­ит из металлической основы и графитных включений. По металли­ческой основе они классифицируются на ферритный чугун (весь углерод содержится в виде графита), феррито-перлитный и перлит­ный (содержит 0,8% углерода в виде цементита). Характер ме­таллической основы влияет на механические свойства чугунов: проч­ность и твердость выше у перлитных, а пластичность — у ферритных.

Серый чугун имеет пластинчатые графитные включения. Струк­тура серого чугуна схематически изображена на рис. 14,а. Получают серый чугун путем первичной кристаллизации из жидкого сплава.

На графитизацию (процесс выделения графита) влияют скорость охлаждения и химический состав чугуна. При быстром охлаждении графитизации не происходит и получается белый чугун. По мере уменьшения скорости охлаждения получаются, соответственно, пер­литный, феррито-перлитный и ферритный серые чугуны. Способ­ствуют графитизации углерод и кремний.

Кремния содержится в чу­гуне от 0,5 до 5 %. Иногда его вводят специально. Марганец и сера препятствуют графитизации. Кроме того, сера ухудшает механичес­кие и литейные свойства. Фосфор не влияет на графитизацию, но улучшает литейные свойства.

Механические свойства серого чугуна зависят от количества и размера графитных включений. По сравнению с металлической ос­новой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитные включе­ния можно считать нарушениями сплошности, ослабляющими ме­таллическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно ослабляют металлическую основу, серый чугун имеет наибо­лее низкие характеристики, как прочности, так и пластичности сре­ди всех машиностроительных чугунов. Уменьшение размера графит­ных включений улучшает механические свойства. Измельчению графитных включений способствует кремний.

Маркируется серый чугун буквами СЧ и числом, показывающем предел прочности в десятых долях мегапаскаля. Так, чугун СЧ 35 имеет σ_в=350 МПа. Имеются следующие марки серых чугунов: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20. …, СЧ 45.

Высокопрочный чугун имеет шаровидные графитные включе­ния. Структура высокопрочного чугуна изображена на рис. 14,б. Получают высокопрочный чугун добавкой в жидкий чугун неболь­шого количества щелочных или щелочноземельных металлов, кото­рые округляют графитные включения в чугуне, что объясняется уве­личением поверхностного натяжения графита. Чаще всего для этой цели применяют магний в количестве 0,03…0,07 %. По содержанию других элементов высокопрочный чугун не отличается от серого.

Шаровидные графитные включения в наименьшей степени ос­лабляют металлическую основу. Именно поэтому высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства, чем серый. При этом он сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации и т. д.

Маркируется высокопрочный чугун буквами ВЧ и цифрами, показывающими предел прочности и десятых долях мегапаскаля. Например, чугун ВЧ 60 имеет σ

в = 600 МПа. Существуют следующие марки высокопрочных чугунов: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, ВЧ 100. Применяются высокопрочные чугуны для изготовления ответственных деталей — зубчатых колес, валов и др.

Ковкий чугун имеет хлопьевидные графитные включения (рис. 14, в). Его получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига, ко­торый заключается в длительной (до 2 суток) выдержке при темпера­туре 950…970 °С. Если после этого чугун охладить, то получается ков­кий перлитный чугун, металлическая основа которого состоит из перлита и небольшого количества (до 20 %) феррита. Такой чугун называют также светлосердечным. Если в области эвтектоидного пре­вращения (720…760 °С) проводить очень медленное охлаждение или даже дать выдержку, то получится ковкий ферритный чугун, металли­ческая основа которого состоит из феррита и очень небольшого ко­личества перлита (до 10 %). Этот чугун называют черносердечным, так как он содержит сравнительно много графита.

Маркируется ковкий чугун буквами КЧ и двумя числами, пока­зывающими предел прочности в десятых долях мегапаскаля и от­носительное удлинение в %. Так, чугун КЧ 45-7 имеет σ_в = 450 МПа и δ= 7%. Ферритные ковкие чугуны (КЧ 33-8, КЧ 37-12) имеют более высокую пластичность, а перлитные (КЧ 50-4, КЧ 60-3) более высокую прочность. Применяют ковкий чугун для деталей неболь­шого сечения, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

Чугун – сплав железа с углеродом

Чугун – самый распространенный литейный сплав. Интересна история его появления. Первоначально железо не плавили, а просто отжигали в горне железную руду с древесным углем, получая губчатое железо – крицу. Для плавления металла было недостаточно температуры, потому что горны были небольшие. Затем крицу ковали. Но в средние века неизвестный металлург сделал большой горн, и металл расплавился и застыл на дне горна. Кузнец попытался его проковать, но разбил на мелкие кусочки. Обруганное свинячье железо (чушка, pig-iron) было непрочным, но прочно заняло место среди литейных сплавов, когда металлурги поняли, что его можно отливать, как тогдашний литейный сплав – бронзу. С тех пор чугунное литье окружает нас в быту и технике.

Чугуны представляют собой сплав железа с углеродом и могут обладать уникальными механическими свойствами которые зависят от количества и формы графита Наряду с углеродом и железом в состав серого чугуна входит кремний, марганец и фосфор. Эти компоненты оказывают существенное воздействие на свойства сплавов и характеристики выполненных из них литейных заготовок. По своей структуре серый чугун может быть ферритным, ферритно-перлитным или перлитным, что следует учитывать при выборе типа сплава для производства отливки.

Серый чугун

Чугун с включениями пластинчатого графита, обладает высокими показателями прочности на сжатие, растяжение и изгиб, а также такими уникальными свойствами, как вибропоглощение и высокая стабильность размеров при изменении температуры окружающей среды, что делает его незаменимым при станкостроении, изготовлении оптических приборов и т.д.

Пластические свойства серых чугунов данной категории достаточно низкие. Это объясняется тем, что плоские включения разграничивают структуру чугуна на отдельные зерна и, тем самым, становятся причиной хрупкости.

Для маркировки металла используются буквы СЧ с двумя числами, где первое указывает на предел прочности при растяжении, а второе – при изгибе.

Высокопрочный чугун

Представляет собой сплав, содержащий включения графита сферической формы. Такой состав обеспечивает максимальную однородность материала, пластичность и ударную вязкость. Высокое содержание углерода гарантирует таким изделиям износостойкость и прочность на сжатие. Заготовки из ВЧ отличаются лучшими характеристиками для механической обработки, но по своим литейным показателям уступают серому чугуну. Усадка литейных заготовок может достигать 1,3-1,8%. Сырьем для производства высокопрочных марок металла служит обычный серый чугун. Улучшенные характеристики материалу обеспечивает добавление в процессе литья 0,5-1% магния (Mg) и РЗМ (Ce и др.).

Металл маркируется буквами ВЧ. Два числа, присутствующие в маркировке, указывают на предел прочности при растяжении и относительное удлинение.

Чугуны со специальными свойствами

Помимо традиционных сплавов используются материалы со специальными свойствами: антифрикционные, износостойкие и жаростойкие чугуны, а также металлы с повышенной устойчивостью к образованию коррозии.

Антифрикционные чугуны.

Сплавы данной категории включают марки металла АЧС-1 – АЧС-6, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2 с перлитной, перлитно-ферритной или аустенитной структурой. Используются такие сплавы для производства деталей, подверженных в процессе эксплуатации трению со смазкой.  Широкое применение они получили при изготовлении изнашиваемых деталей строительной техники, оборудования горнодобывающей и угольной промышленности.

Чугуны, устойчивые к износу, коррозии и высоким температурам.

Для легирования таких металлов используются Al, Si, Cr и другие элементы. Благодаря этому может улучшиться как один, так и несколько показателей сплава. К категории наиболее износостойких сплавов относится белый чугун с высоким содержанием хрома. Такие сплавы активно применяются в металлургии и производстве тяжелой строительной техники. Высокой жаростойкостью обладает чугун, легированный алюминием, а устойчивостью к образованию коррозии в кислотных и щелочных растворах – сплавы с высоким содержанием кремния.

Разница между углеродистой сталью и чугуном

3 декабря 2022 г. 3 декабря 2022 г. | 20:19

Углеродистая сталь и железная дорога очень похожи. Поэтому их часто сравнивают друг с другом.

они оба долговечны и становятся более антипригарными после каждого использования. Углеродистая сталь содержит 99 % железа и 1 % углерода, тогда как чугун содержит от 97 до 98 % железа и 2 или 3 % углерода. Дополнительный углерод в углеродистой стали делает ее более хрупкой. Углеродистая сталь и углеродистое железо в основном используются в кухонной посуде и домашнем хозяйстве; поэтому они должны быть прочными, чтобы их можно было использовать в течение более длительного периода времени. Углеродистый чугун более пластичен, чем чугун. Чугун менее пластичен по сравнению с чугуном.

Что такое чугун?

Чугун – это твердый металл, состоящий на 97 % из железа и на 3 % из углерода, что делает его твердым. Чугун – это металлический сплав. Чугун также имеет более низкую температуру плавления, чем другие сплавы. Он содержит кремний, марганец и следовые количества серы и фосфора. Чугун содержит 1 или 2 % кремния. Чугун более хрупок из-за высокого содержания углерода.

Что такое углеродистая сталь?

Углеродистая сталь производится путем смешивания железа и углерода. Он имеет более высокую температуру плавления. Он состоит из 99% железа и 1% углерода. Углеродистая сталь прочнее чугуна.

Основные различия между чугуном и углеродистой сталью

Материал

Чугун: Уже более 1000 лет он используется для изготовления предметов домашнего обихода, изготовления инструментов и украшений. Чугун не пластичен. Поэтому его нельзя придать форму. Это очень чувствительный металл; он может сломаться при забивании.

Углеродистая сталь:  Это современная техника, начиная с 1800 до 1900. углеродистая сталь податлива. Его можно придать форму. Он менее чувствителен, чем чугун; Углеродистая сталь может быть штампована, прокатана и выкована в различные формы.

Строительство

Чугун:  Чугун сначала находится в жидком состоянии, а затем заливается в форму. Чугунные материалы изготавливаются из цельного куска металла, например, чугунные кастрюли, сковородки и т. д.

Углеродистая сталь:  углеродистая сталь представляет собой лист металла. После нагрева ему можно придать различные формы с помощью пресса, ручных инструментов и т. д.

Ручки из углеродистой стали изготавливаются отдельно, а затем крепятся с помощью

Распределение тепла

Чугун: Чугун медленно нагревается, но сохраняет его лучше, чем углеродистая сталь, благодаря своей толщине

Углеродистая сталь: В сравнении по сравнению с чугуном углеродистая сталь более чувствительна к нагреву, чем углеродистое железо. Изделия из углеродистой стали остывают быстрее, чем углеродистое железо.

суровый джайн

Pipingmart — это портал B2B, специализирующийся на металлических, промышленных и трубопроводных изделиях. Кроме того, мы делимся последней информацией и информацией о материалах, продуктах и ​​различных типах марок, чтобы помочь предприятиям, которые занимаются этим бизнесом.

Метки: Углеродистый чугун, Чугун

В чем разница между чугуном и стальным литьем?

Как чугун, так и литая сталь представляют собой сплавы Fe-C. Из-за различного содержания углерода, кремния, марганца, фосфора, серы и других химических элементов они имеют различную металлографическую структуру и демонстрируют множество различных механических свойств и литейных свойств. Обычно считается, что содержание углерода выше 2% относится к чугуну, а содержание углерода от 0,1 до 0,5% – к литой стали. Давайте посмотрим на разницу между стальным литьем и чугунным литьем в соответствии с его классификацией и применением.

 

Чугун

Серый чугун. Высокое содержание углерода (2,7% ~ 4,0%). Серый чугун является наиболее широко используемым чугуном, содержащим чешуйчатый графит (составляет более 80% от общего объема производства чугуна). Углерод в основном имеет форму чешуйчатого графита серого цвета, имеет низкую температуру плавления (1145 ~ 1250 ℃) и небольшую усадку при затвердевании, близок к углеродистой стали по прочности на сжатие и твердости, хорошо поглощает удары, используется для изготовления станины станка, цилиндр, коробка и другие детали конструкции.

Чугун вермикулярный. Получают из серого чугуна после вермикулярной обработки. Осажденный графит имеет вермикулярную форму, между чешуйчатым камнем и сфероидом. Его химическая структура аналогична серому чугуну, его механические свойства аналогичны свойствам чугуна, а литейные свойства находятся между серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом.

Может использоваться для изготовления деталей автомобилей.

Ковкий чугун. Шаровидный графит, полученный путем сфероидизации и модифицирования воды из серого чугуна, называется ковким чугуном, который представляет собой разновидность высокопрочного чугуна с комплексными свойствами, близкими к свойствам стали, и имеет широкое применение в промышленных областях. Он обладает более высокой прочностью, лучшей ударной вязкостью и пластичностью, чем обычный серый чугун.

Используется в производстве двигателей внутреннего сгорания, автозапчастей и сельскохозяйственной техники.

 

 

Литая сталь

Литая сталь представляет собой железоуглеродистый сплав с содержанием углерода менее 2,11%. Литая сталь обладает хорошими комплексными характеристиками, свариваемостью и обрабатываемостью, но имеет плохие характеристики всасывания и литья по сравнению с чугуном. Литая сталь может быть разделена на литейную углеродистую сталь, литейную низколегированную сталь и литейную специальную сталь в зависимости от состава химического элемента.

Литая углеродистая сталь. Литая сталь с углеродом в качестве основного легирующего элемента и небольшим количеством других элементов. Его можно разделить на отливку из низкоуглеродистой стали (с содержанием углерода менее 0,2%), отливку из среднеуглеродистой стали (с содержанием углерода от 0,2% до 0,5%), отливку из высокоуглеродистой стали (с содержанием углерода более 0,5%). Его прочность и твердость увеличиваются с увеличением содержания углерода. Литая углеродистая сталь обладает более высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью, низкой стоимостью, используется в тяжелом машиностроении, используемом для производства деталей с большой нагрузкой, таких как рама прокатного станка, основание гидравлического пресса; производство деталей для тяжелых ударных нагрузок, таких как подушки, боковые рамы, колеса и муфты для железнодорожных транспортных средств.

Литая низколегированная сталь. Литая сталь, содержащая марганец, хром, медь и другие легирующие элементы (суммарно менее 5%). Он обладает большей ударной вязкостью и может получить лучшие механические свойства за счет термической обработки. Литье из низколегированной стали имеет лучшие характеристики, чем углеродистая сталь, что позволяет снизить качество деталей и увеличить срок службы.

Литье из специальной стали. Легированная литая сталь, очищенная для специальных нужд. Обычно он содержит большое количество одного или нескольких легирующих элементов для получения определенного свойства. Например, сталь с высоким содержанием марганца, содержащая 11% ~ 14% марганца, может выдерживать ударный износ, в основном используется в горнодобывающей технике, изнашиваемых деталях строительной техники; Все виды нержавеющих сталей с хромом или хромоникелем в качестве основного легирующего элемента используются для деталей, подверженных коррозии или работающих при высоких температурах выше 650 ℃, таких как корпус клапана, насос, контейнер или корпус паровой турбины электростанции большой мощности для химическая индустрия.