Белый чугун состав

Применение, свойства и структура белого чугуна

Чугуном называется сплав железа с углеродом и другими элементами. Стоит отметить, что главной особенностью чугуна является именно содержание в справе углерода, минимальное значение которого должно составлять 2,14%. Именно данный показатель содержания углерода в сплаве является точкой предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний. Все сплавы, в которых количество углерода ниже, чем 2,14%, называются сталью. Благодаря углероду сплавы железа приобретают твердость, однако, при этом, теряют свою пластичность наряду с вязкостью. Углерод в чугуне присутствует в виде графита или цементита. В зависимости от того, графит какой формы содержится в чугуне графит, различают несколько видов чугуна:

• белый;
• серый;
• ковкий;
• высокопрочный.

Кроме углерода в составе чугуна присутствуют также примеси. Как правило это кремний, марганец, сера, фосфор. Чугун сочетает в себе два качества – с одной стороны это хрупкость, с другой стороны – прочность. Именно это делает чугун незаменимым во многих сферах человеческой деятельности.

Белый чугун в своем составе содержит углеродные соединения - цементиты. Своим названием белые чугуны обязаны характерному белому окрасу и блеску, хорошо видному на изломе. Такой блеск образуется на поверхности чугуна в связи с отсутствием в сплаве больших включений графита. В белом чугуне выявить графит можно только двумя путями – с помощью спектрального анализа или химического.

Состав белого чугуна

Углерод в белом чугуне имеет связанный вид. (Fe₃C). Его количественное содержание в данном сплаве определяет следующие виды белого чугуна:

• доэвтектический белый чугун. Для данного чугуна характерно содержание углерода от 2,14% до 4,3%. После полного остывания структура данного чугуна представляет собой структуру перлита, ледебурита (перлит и цементит), а также вторичного цементита;
• эвтектический белый чугун. Основной характеристикой данного сплава является содержание углерода в количестве 4,3%;
• заэвтектический белый чугун отличается от двух предыдущих видов повышенным содержанием в своем составе углерода – от 4,35% до 6,67%.

Кроме этого, данный сплав также подразделяется на обыкновенный, отбеленный, а также легированный.

Внутренняя структура белого чугуна представлена сплавами двух химических элементов – железа и углерода. Вопреки тому, что производство белого чугуна осуществляется в условиях достаточно высокого температурного режима, он сохраняет мелко зернистую структуру, что, в свою очередь, и дает тот самый характерный белый цвет на изломе детали, выполненной из данного чугуна.

Стоит отметить, что структура доэвтектического сплава всегда присутствует цементит, процентное содержание которого может достигать 100%. Однако, данная ситуация больше характерна для эвтектического металла. А вот заэвтектический вид белого чугуна состоит из эвтектики и первичного цементита.

Представителем таких сплавов является отбеленный чугун, в основе которого находится серый или высокопрочный чугун. В поверхностном слое данного чугуна отмечается высокое процентное содержания ледебурита и перлита. Отбеливание на глубину до 30 мм осуществляется путем быстрого охлаждения. Таким образом добиваются того, что сверху чугун имеет белый цвет, но внутри содержится обыкновенный серый сплав.

В чугуне также могут присутствовать и легированные элементы, такие как хром, никель, алюминий и другие. В зависимости от того, какое количество легируемых элементов содержится в составе чугуна, существуют следующие виды сплавов:

• низколегированные, содержащие в своем составе максимум 2,5% легирующих добавок;
• среднелегированные, в которых процентное содержание легируемых добавок может составлять 10%;
• высоколегированные, которые содержат 10% и более легируемых элементов.

Свойства белого чугуна

Как уже говорилось выше, чугун отличается своей прочностью и хрупкостью одновременно. Однако, данное сочетание качеств придает ему множество уникальных свойств, делающих чугун незаменимым материалом для применения во многих сферах человеческой деятельности.

Среди таких качеств можно выделить следующие:

• высокая твердость;
• высокое удельное сопротивление;
• высокая износостойкость;
• устойчивость к воздействию на материал высоких температур;
• устойчивость к коррозии, а также к различного рода кислотам.

Стоит отметить, что белые чугуны, в которых отмечается пониженное процентное содержание углерода, более устойчивы к воздействию на них высоких температур. Данное свойство применяется с целью уменьшения числа трещин в отливках.

Однако, нет ничего идеального. Не смотря на множество достоинств и уникальность, чугун также обладает и некими недостатками:

• низкие литейные свойства;
• хрупкий;
• отливки и детали из белого чугуна плохо поддаются обработке;
• большая усадка, порой достигающая 2%;
• низкая стойкость к ударам;
• плохая свариваемость.

Применение белого чугуна

В связи с тем, что обыкновенный белый чугун плохо поддается механической и термической обработке, область его применения является достаточно ограниченной. Как правило для изготовления изделий его используют в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Однако, все же сплав используется для изготовления габаритных изделий простой конфигурации, а также узлов и агрегатов, постоянно подвергающихся воздействию абразивных материалов. В связи с этим он нашел свое применение в машиностроении, станкостроении, судостроении. Так, белый чугун используется для изготовления корпусов и деталей станков и прокатных станов, шаров для мельниц, приводных и опорных колес. Также он является сырьем для производства некоторых деталей легковых и грузовых автомобилей, тракторов, комбайнов, а также различной габаритной сельскохозяйственной техники. Легирующие элементы, как уже писалось выше, позволяют существенно улучшить сплав, наделяя его специально заданными свойствами. Это позволяет использовать белый чугун для производства плит, имеющих различную форму поверхности.

Стоит отметить, что белый чугун представляет собой сырье, из которого изготавливаются ковкие сорта железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

 

что это? Маркировка. Чем он отличается от серого чугуна? Применение и структура. Доэвтектический чугун и другие виды, его свойства

Белый чугун – популярная разновидность металла, которая отличается своей уникальной структурой. Такое название металл получил из-за особых цвета и блеска, которые можно очень хорошо увидеть в процессе излома. Данный блеск появляется потому, что в составе материала нет никаких включений графита, что положительно сказывается на его прочностных характеристиках. В общем соотношении графит составляет не более 0,3 процентов. Именно поэтому найти в его в белом чугуне можно только посредством профессионального анализа или же в процессе изучения химических составляющих металла.

Что это такое?

Белый чугун благодаря своим уникальным свойствам пользуется большой популярностью и спросом. Если сравнивать его с другими металлами, то он отличается следующими характеристиками:

• высокий уровень твердости и удельного сопротивления, что позволяет использовать его в процессе производства различных деталей, которые подвергаются повышенному износу;
• отличные литейные характеристики и минимальная тепловая стойкость, что выгодно выделяет его на фоне обычного чугуна;
• усадка, которая не превышает 2%;
• высокая стойкость к износу: даже при активном использовании изделие, которое изготовлено из белого чугуна, сможет на протяжении долгого времени сохранять свои свойства.

Отличительная особенность данного металла также заключается в том, что весьма стоек к коррозии. Более того, если в структуре представлены карбиды, то даже при добавлении серной кислоты металл сможет справиться с ее воздействием.

Наиболее стойкими к высоким температурам и механическим повреждением являются белые чугуны, в составе которых минимальный процент углерода. Именно благодаря этому удается добиться максимальной прочности, что и способствует защите от воздействия перепадов температур и появления трещин.

Сравнение с серым чугуном

Отличительная особенность белого чугуна заключается в том, что здесь намного меньше углерода, чем в сером варианте. Это обеспечивает лучшую твердость и отличное удельное сопротивление материала. Кроме того, белый чугун отличается своей хрупкостью, благодаря чему его можно использовать даже для предметов, которые подвергаются воздействию высоких температур.

Ещё одно отличие белого чугуна от серого заключается в особенностях обработки. Слишком большая хрупкость делает невозможным использование механических аппаратов, которые способны навредить целостности и структуре материала.

Механические свойства

Вне зависимости от особенностей чугунного сплава он характеризуется прочностью и хрупкостью. Именно поэтому среди основных положительных характеристик данного материала можно отметить следующее.

• Высокий уровень твердости, что в значительной степени усложняет процесс обработки детали. Например, порезать материал при помощи обычных инструментов не получится, в результате чего необходимо привлекать дополнительные агрегаты.
• Высокий уровень удельного сопротивления и отличная стойкость к износу. Даже при использовании в агрессивной среде данный материал продолжает сохранять свою структуру, а изделие в полной степени выполняет возложенные на него функции.
• Способность справляться с экстремальными температурами и их перепадами.
• Способность противостоять процессу коррозии, даже если в среде имеются различные кислоты.

Следует отметить, что белый чугун, в котором минимальное количество углерода, более предпочтителен для использования в агрессивной среде. Кроме того, благодаря данному свойству удается снизить количество трещин в процессе обработки металла.

Что касается недостатков, то белый чугун характеризуется минимальными литейными свойствами. Это приводит к тому, что наблюдается плохое заполнение форм во время отлива, в результате чего при использовании появляются различные трещины. Данный материал также достаточно сильно усаживается при обработке, а усадка в некоторых случаях может достигать 2%. Всё это приводит к тому, что белый чугун не может похвастаться стойкостью к механическим воздействиям и повреждениям. Именно поэтому специалисты советуют использовать данный материал только в том случае, если изделие не будет постоянно подвергаться воздействию внешней среды. Например, если на регулярной основе нагревать и охлаждать белый чугун, то трещины будут только увеличиваться, пока материал не придёт в негодность.

Виды

На современном рынке представлено несколько разновидностей белого чугуна, которые отличаются своими характеристиками, особенностями изготовления и использования.

Обыкновенный

Обыкновенный белый чугун характеризуется тем, что в его состав входит минимальное количество углерода, а еще здесь практически нет добавок. Его можно использовать в процессе создания деталей для оборудования, которые не подвергаются слишком большому механическому воздействию.

Жаропрочный

Отличительная особенность подобных материалов состоит в том, что они способны справляться с повышенными температурами, что выгодно их выделяет на фоне серого чугуна. Именно поэтому такие материалы активно используются в процессе создания деталей контактных аппаратов для химического оборудования, а также изделий, которые работают в газовых средах. Благодаря своим уникальным характеристикам жаростойкий чугун способен справляться с высокими и чрезвычайно высокими температурами.

Легированный

Это особый вид белого чугуна, который содержит специальные легирующие вещества. Благодаря ним удается добиться максимальных износостойкости и прочности, а также обеспечить высокую коррозионную стойкость материала. Даже при активном использовании в агрессивной среде среди кислот и других подобных растворов можно не переживать за то, что материал подвергнется процессу коррозии и начнет терять свои свойства. В зависимости от целей производители белого чугуна могут добавлять хром, никель, кремний, алюминий и другие вещества. В данном случае все зависит от того, какие именно свойства необходимы для конечного продукта.

Главная особенность легированного белого чугуна заключается в том, что благодаря своим улучшенным свойствам он может похвастаться невероятной прочностью. Именно поэтому он активно используется для производства турбин, создания мельниц и элементов для печей. Благодаря тому, что материал проходит обработку в специальных печах, удается довести его до оптимального технического состояния, что гарантирует надежность конечного изделия. Отливы, которые производятся из белого чугуна, обжигаются в специальных печах, что позволяет стабилизировать необходимые размеры и не допустить появления напряжения внутри. Из-за того, что температура отжига слишком высокая, нагрев происходит очень медленно.

Для того чтобы определить, какие легирующие компоненты добавлялись при производстве материала, необходимо обращать внимание на маркировку изделия. В названии будут цифры, благодаря которым можно понять, сколько примесей в составе белого чугуна.

Нержавеющий

Нержавеющий белый чугун также называют высокопрочным и фазовым, так как он способен справляться практически с любыми внешними воздействиями. Отличительная особенность данного материала заключается в том, что в его микроструктуре присутствует графит, что и обеспечивает отличные прочностные характеристики. Данный материал активно применяется во многих сферах, даже для создания кованой стали, а также при бесцветной ковке. Отличные механические свойства материала позволяют обеспечить его широкое использование при создании цилиндров, компрессоров и труб в машиностроении. По своим механическим свойствам подобные материалы в значительной степени превосходят серый чугун, так как способны справляться с воздействием кислот, коррозии, а также механических нагрузок.

Расшифровка маркировки

Для маркировки данного материала используются буквы русского алфавита и цифры. Если материал включает в себя определенные примеси и добавки, то маркировка будет начинаться с буквы «Ч». Если в составе имеются определенные легирующие добавки, которые обеспечивают отличные прочностные характеристики изделия, то догадаться об этом можно по наличию букв «П», «ПЛ», «ПФ» и «ПВК». Они также являются свидетельством того, что в состав материала входит кремний. Металл, который характеризуется своей повышенной стойкостью к износу, обязательно будет маркироваться буквой «И». Кроме того, наличие в маркировке буквы «Ш» означает, что в состав продукта входит графит.

Пристальное внимание также необходимо обращать на цифры, которые указываются в маркировке, ведь именно они указывают на количество добавленных примесей, которые входят в состав данного материала.

Область применения

Высокие прочностные свойства материала обеспечивают ему возможность использования практически в любой сфере. Благодаря своим уникальным характеристикам белый чугун активно применяется при производстве станков, механизмов для морского транспорта, двигателей, а также оборудования в области горной добычи. Основная проблема заключается в том, что этот материал достаточно твердый и хрупкий одновременно, что существенно усложняет процесс его обработки. Именно поэтому необходимо использовать особое оборудование и обладать профессиональными навыками для безопасной работы.

Одними из наиболее популярных на сегодняшний день являются отбеленные разновидности чугуна, которые включают в себя карбиды в свободном состоянии. Они могут похвастаться высокой степенью устойчивости к износу, поэтому активно используются в процессе создания тормозных колодок. Дело в том, что наличие подобных химических веществ обеспечивает стойкость к сухому трению, что имеет первостепенное значение в работе тормозной системы.

Белый чугун также применяется для получения других видов металлов. Например, при необходимости получить ковкий чугун следует провести термическую обработку материала, во время которой происходит процесс избавления от графитов и снижение количества углеродов. Кроме того, в составе подобного материала будут смеси перлита и цементита. Благодаря тому, что заготовки пропускаются через специальные камеры с высокими температурами, удаётся добиться оптимального соотношения надежности и прочности.

Таким образом, белый чугун представляет собой уникальный материал, который отличается своей хрупкостью, надежностью и твердостью. Особенные свойства данного материала делают его обработку достаточно сложной, поэтому для этого необходимо будет использовать специальное оборудование и обладать профессиональными навыками. Выбирая эвтектический, доэвтектический и заэвтектический чугун, стоит обязательно обращать внимание на количество свободных карбидов внутри материала, а также на марки, структурные составляющие.

Необходимо также иметь знания о том, как получают материал, как проводят его отбеливание.

что полезно знать о качествах данного материала?

Чугун является сплавом из железа с углеродом. Углерод входит в состав сплава в пределах 2,14—6,67%. Чугун является недорогим машиностроительным материалом, что обладает отличными литейными характеристиками. Свойства чугуна позволяют ему служить сырьевым продуктом для выплавки стали, а также реализации других полезных задач.

Ближе к сути: описание материала, виды и области применения

Чугун вырабатывается посредством добываемой железной руды, посредством флюсов и топлива. Получение чугунов представляет собой достаточно сложный технологический процесс. Хим. процедура получения металлов состоит из нескольких стадий: восстановления железа, преобразования железа в чугун, а также шлакообразования. Свойства чугуна более наглядно и в деталях показывает курс химии.

Структура чугуна распределяет рассматриваемый материал на белый и черный чугун. Стоит отметить, что углерод, который содержит белый чугун, связан в химическое соединение карбид железа Fe3C – цементит. Относительно серых чугунов, — значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии, представляя собой графит.

Говоря относительно серых чугунов, стоит упомянуть, что они поддаются мех. обработке, а вот как белый чугун используется в качестве сырья для производства различных изделий довольно редко. Связано это с тем, что белый чугун обладает высокой твердостью, вследствие чего режущий инструментарий его обрабатывать не имеет фактической способности.

Белый чугун используется по большей части в качестве полупродукта для выработки ковких металлов. Полезно знать, что белый и серый чугун получают, опираясь на состав, а также скорость охлаждения чугунов. Отметим, что свойства чугуна позволяют ему использоваться как конструкционный материал в металлургической, машиностроительной отрасли, других видах промышленности. Связано подобное распространение рассматриваемого материала по причине многочисленных преимуществ, которыми облает чугун.

Положительные свойства чугуна наряду с незначительной стоимостью и отличными литейными характеристиками – это основные выгодные стороны большого списка преимуществ этого материала. Изделия, изготовленные из чугунов, обладают достаточной степенью прочности, износостойкости во время работы на трение, к тому же характеризуются менее значительной чувствительностью к концентраторам напряжений.

к меню ↑

О характеристиках

Свойства чугуна классифицируются по многим параметрам, о которых следует знать. Ниже следует рассмотреть полезные характеристики и параметры, которые имеет белый чугун.

Типы параметров:

• Физические свойства;
• Тепловой свойства;
• Механические свойства;
• Гидродинамические свойства;
• Технологические свойства;
• Химические свойства.

Внимания в первую очередь заслуживают основные свойства, которые имеет белый и серый материал. Поэтому целесообразной считается информация, дающие исчерпывающие ответы на вопросы относительно того, какими качествами обладает данный материал, чем полезен, из чего состоит?

Общие характеристики

Свойства материала определяют благодаря структуре металлической массы, составляющей основу материала, формой, количеством, расположением включений графита. Говоря о равновесном состоянии материала, структуру железоуглеродистых сплавов определяют посредством диаграммы.

Во время изменений состава меняются некоторые параметры:

• Количество скопление углерода в эвтектике;
• Эвтектическая температура;
• Количество скопления углерода в эвтектоиде;
• Эвтектоидная температура.

Положение критических точек определяется нагревом, то есть при охлаждении точки расположены ниже. Точно применяются для нелегированного чугуна преимущественного большинства марок материала упрощенные формулы.

Формулы:

• C = 4.3 — 0.3 (Si + P) — вхождение углерода в эвтектике;
• C = 0.8 — 0.15Si – вхождение углерода в эвтектоиде.

Ниже интересно разобраться с тем, какие основные свойства материала есть, их характерными параметрами и другой полезной информацией. Белый вариант металла обладает достаточной хрупкостью, твердостью, по причине чего недостаточно качественно поддается отливке. Вдобавок ко всему такой вид тяжело обрабатывается различными видами инструментов. Если говорить о машиностроительной отрасли, то для нее оптимальным образом подходит серый тип сырья.

Опираясь на химическую составляющую рассматриваемого промышленного сырья, металл может подразделяться на легированный, ферросплавный, специальный, ковкий, а также высокопрочный. Ковкий материал производится путем термообработки из белого сырья. Получил свое имя благодаря повышенной степени пластичности, вязкости. Стоит также отметить, что ковкий металл имеет высокую прочность при растяжении, к тому же готов похвастать высокой степенью сопротивления.

Высокопрочный материал производится за счет введения специализированных добавок в серый вариант металла. Применяется для производства ответственных изделий, тем самым отлично справляясь с ролью альтернативы стали. Маркировка рассматриваемого сырья производится буквами и числами.

к меню ↑

Физические и механические параметры

Удельный вес материала может меняться достаточно существенно в зависимости от числа связанного углерода, присутствия пористости. Полезно знать, что удельная масса жидких металлов при температуре плавления приравнивается 70,0±0,1 грамма на сантиметр квадратный. Данный показатель снижается по мере увеличения состава примесей. Обратимый коэффициент линейного расширения и структура чугунов – зависимые друг от друга понятия.

к меню ↑

Тепловые параметры

Тепловая емкость данного материала заданной структуры может быть определена, опираясь на правило смещения. Теплоемкость материала при достижении температурного предела, превышающего фазовые превращения, до температуры плавления, может приниматься как 0,18 кал/Го С (превышающих температурную отметку плавления металла -0,23+/—0,03 кал/Го С.

Объемная теплоемкость, что равняется произведению удельной теплоемкости на удельную массу, может приниматься для укрупненных расчетов. Теплопроводность не определяется по правилу смешения. Теплопроводность структурных составляющих материала, по мере возрастания уровня дисперсности, уменьшается. Стоит обратить внимание, что типичная величина теплопроводности чугунов зависит от влияния некоторых параметров.

к меню ↑

Механические параметры

Предел прочности материала во время растяжения может эффективно оцениваться по структуре материала соответственно определенным данным. Так, прочность структурных составляющих увеличивается постепенно, по мере возрастания уровня дисперсности. Величина, форма, количество, а также распределение графитных включений оказывают существенное влияние на предел прочности, при этом влияние это имеет большие пределы, нежели структура основной металлической массы.

Самое заметное уменьшение предела прочности наблюдается во время расположения графитных включений в качестве цепочки, что прерывает сплошность металлической массы. Наиболее значимая прочность получается в случае со сфероидальной формой графита. Данный показатель достигается за счет отсутствия тепловой обработки.

к меню ↑

Технологическая составляющая

Жидкотекучие свойства тесно сопряжены со свойствами материал, а также формой. Таким образом, рассматриваемый параметр определяется различными способами, однако, наиболее часто жидкотекучесть определяется длиной L заполненной пробы, и увеличивается по мере уменьшения вязкости, увеличении степени перегревания, уменьшении интервала затвердевания. Зависит жидкотекучесть от скрытой теплоты плавления, теплоемкости.

к меню ↑

Химические параметры

Свойства сопротивления материала под названием чугун зависимы от внешней среды и структуры чугунов. По убывающему электродному потенциалу составляющие структуры материала могут располагаться в последовательности следующего образца: графит – цементит, фосфидная эвтектика – феррит. Стоит отметить, что разность потенциалов, наблюдаемая между ферритом, а также графитом, колеблется около 0,56 в. Сопротивление коррозии снижается по уровню увеличения дисперсности структурных составляющих.

Свойства рассматриваемого материала позволяют ему использоваться во многих отраслях современной промышленности, по причине чего объясняется его популярность и широкое распространение.

Похожие статьи

Виды чугунов, статьи о чугуне и стали, отливки из чугуна| ООО «СамЛит»

Чугун - сплав железа с углеродом (содержанием более 2,14%). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.).

ГОСТы

• ГОСТ 977-88 - Отливки стальные. Общие технические условия.
• ГОСТ 1412-85 - Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.
• ГОСТ 1585-85 - Чугун антифрикционный для отливок. Марки.
• ГОСТ 7769-82 - Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки.
• ГОСТ 14637-89 - Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия.
• ГОСТ 26645-85 - Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
• ГОСТ 1050-88 - Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

Виды чугунов

статьи чугунное литье, стальное литье, художественное литье

Фазовая диаграмма состояния Fe - С (стабильная) представлена на рисунке выше (штриховые линии соответствуют выделению графита, а сплошные - цементита). Температуры плавления чугунов значительно ниже (на 300...400 °С), чем у стали.

Углерод в чугуне может находиться в виде цементита, графита или одновременно в виде цементита и графита. Образование стабильной фазы - графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита (при замедленном охлаждении расплавленного чугуна цементит может подвергнуться разложению РезС -> Fe + ЗС с образованием феррита и графита). Процесс образования в чугуне (стали) графита называют графитизацией.

Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствии собственного смазочного действия и повышения прочности пленки смазочного материала. 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).

Присутствие эвтектики в структуре чугунов обусловливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Высокие литейные свойства при небольшой стоимости обеспечили широкое применение чугунов в промышленности.

Механические свойства чугуна обусловлены, главным образом, количеством и структурными особенностями графитной составляющей. Влияние графитных включений на механические свойства чугуна можно оценить количественно (ГОСТ 3443-87). Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень их изолированности, тем выше прочность чугуна при одной и той же металлической основе. Наиболее высокую прочность обеспечивает шаровидная форма графитной составляющей, а для хлопьевидной составляющей характерны высокие пластические свойства. Чугун с пластинчатым графитом можно рассматривать как сталь, в который графит играет роль надрезов, ослабляющих металлическую основу.

Применяемые для отливок чугуны имеют в среднем состав: С - 2,0...3,7%, Si - 1,4...2,6%, Mn - 0,5...1,1%, P - 0,l...0,3%, S - 0,12%.

Углерод определяет количество графита в чугуне: чем выше его содержание, тем больше образуется графита и тем ниже механические свойства. В то же время для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) должно быть не меньше 2,4% С.

Кремний оказывает большое влияние на структуру и свойства чугунов, так как величина температурного интервала, в котором в равновесии с жидким сплавом находятся аустенит и графит, зависит от его содержания. Чем больше содержание кремния, тем шире эвтектический интервал температур. Таким образом, кремний способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и кремния, а с другой - скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна.

Сера и марганец являются вредными технологическими примесями, содержание которых в чугунах ограничивают. Сера ухудшает механические и литейные свойства. И сера, и марганец препятствуют графитизации.

Фосфор не влияет на графитизацию, а при повышенном (до 0,4...0,5%) содержании повышает износостоикость чугунов, так как образуются твердые включения фосфидной эвтектики.

Самым распространенным видом термообработки чугунов является отжиг отливок при 430...600 °С для уменьшения литейных напряжений, которые могут вызвать даже коробление фасонных изделий. Нормализация чугуна проводится для аустенизации ферритной и ферритно-перлитной матриц и последующего перлитного превращения, что обеспечивает упрочнение. Закалку чугуна на мартенсит с нагревом до 850...930 °С и охлаждением в воде и масле применяют для повышения прочности и износостойкости.

После закалки проводят низкий отпуск (200 °С) для уменьшения закалочных напряжений или высокий отпуск (600...700 °C) для получения микроструктур сорбита или зернистого перлита, обеспечивающих повышенную вязкость.

Классификацию чугунов проводят по виду и форме углеродосодержащей структурной составляющей, то есть по наличию и форме графита.

По виду структурной составляющей выделяют чугуны без графита - белые чугуны, в которых практически весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Промежуточное положение занимает половинчатый чугун, большая часть углерода которого находится в РезС. Структура половинчатого чугуна - перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Чугуны с графитом в зависимости от формы последнего разделяют на серые, ковкие и высокопрочные. Серыми называют чугуны, в структуре которых графит имеет пластинчатую форму. В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму, в высокопрочных чугунах - шаровидную. К числу высокопрочных относят также чугуны с графитом вермикулярной (греч. - червячок) формы, которые по свойствам (ГОСТ 28394-89) занимают промежуточное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графитом.

А уж если вы работаете в лаборатории металлов или литейке, исследуете свойства чугунов, то хороший маникюр в Долгопрудном Nail's Bar & Art of Manicure поможет вашим ноготкам всегда выглядеть привлекательно.

Структура, состав и свойства чугуна – что стоит знать?

Чугуны представляют собой сплавы железа с углеродом, содержание которых превышает 2%. Из-за содержания углерода температура плавления чугунов ниже, чем у стали, и составляет примерно 1200°С. Чугуны широко распространены как недорогие литейные сплавы с хорошей текучестью. Из этого материала мы можем получать отливки сложной формы и различных размеров - от небольших, весом в несколько граммов, до элементов весом в несколько сотен тонн.

Состав чугуна

Как упоминалось во введении, содержание углерода в чугуне делает его температуру плавления ниже, чем у стали.Углерод может присутствовать в чугуне в виде цементита или графита различной формы. Два фактора определяют форму углерода в чугуне. Первое — химический состав, второе — скорость охлаждения при кристаллизации чугуна. Цементит является метастабильной фазой и может подвергаться графитизации, т.е. распадаться на графит и железо при наличии кремния и никеля. Содержание кремния может регулировать соотношение количества связанного углерода к количеству графита и тем самым изменять свойства чугуна.Чугуны, содержащие цементит, называются белыми чугунами, а чугуны, содержащие графит, называются серыми чугунами. Помимо никеля, кремния и углерода, чугуны также содержат марганец, фосфор и серу. Если содержание марганца слишком высокое, увеличивается усадка, и чугун становится хрупким. Фосфор, напротив, повышает текучесть чугуна, а сера снижает его текучесть и механические свойства, а также препятствует осаждению графита – мы узнаем из SOLIDUS Iron Foundry в Валдове Шлачке .

Структура и свойства

В случае белых чугунов их структура делится на три типа. Первые представляют собой доэвтектические чугуны, их структура состоит из перлита, превращенного ледебурита и вторичного цементита. Эвтектические белые чугуны имеют структуру превращенного ледебурита, а структура заэвтектических белых чугунов состоит из превращенного ледебурита и первичного цементита. Цементит делает белый чугун твердым и устойчивым к истиранию, но труднообрабатываемым и хрупким.На практике это промежуточный материал для производства ковкого чугуна. Если речь идет о сером чугуне, то, рассматривая его под микроскопом, мы можем увидеть форму чешуек – именно графит приобретает такую ​​структуру благодаря наличию кремния. Эти чугуны также делятся на три категории по структуре. Серые перлитные чугуны имеют структуру, состоящую из чешуек графита, окруженных перлитом. Чешуйки графита в сером ферритном чугуне окружены зернами феррита, а серый феррито-перлитный чугун представляет собой сочетание обеих обсуждаемых структур.Размер и распределение чешуек графита влияют на свойства чугуна. Большее количество графита снижает предел прочности при растяжении, но сохраняет высокую прочность и пластичность при сжатии.

.

Чугун - типы, сварка, применение, свойства

Свойства чугуна

Чугун - материал с множеством возможностей и широким применением. Хотя он обычно ассоциируется с чугунными радиаторами или кастрюлями, его можно использовать для изготовления многих других изделий. Если вы хотите узнать, что такое чугун и для чего он используется, читайте дальше!

Чугун представляет собой сплав с концентрацией углерода более 2%, и его максимальное содержание непостоянно.Он может быть от 3,8 до даже 6,7%. Кроме того, стоит знать, что чугун образуется в процессе литья и не подвергается пластической обработке.

Что такое чугун и как его производят?

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом и очень часто также с кремнием, серой, фосфором или марганцем. Производится в шахтных печах, т.н. купола. Он изготовлен из комбинации чугуна и металлолома. Отдельные детали из чугуна изготавливаются методом литья в формы. Отливки могут иметь самую разнообразную и сложную форму, благодаря тому, что чугун обладает прекрасными литейными свойствами.

Среди наиболее распространенных преимуществ чугуна — его превосходная прочность, высокая стойкость к истиранию, эффективность гашения вибраций, простота литья сложных форм и низкая стоимость производства.

Чугун — это материал, который сотни лет использовался для различных целей. Это один из первых сплавов, который не был найден человеком в виде самородных металлов, но мы научились делать его сами, плавя железную руду.При плавке в расплавленный чугун чаще всего попадал уголь. При плавлении углерод растворялся в жидком азоте и в расплаве углерод вступал в химическую реакцию с железом или образовывал раствор. Учитывая, сколько углерода перешло в расплав при плавке, железо было получено после затвердевания. Чугун был получен, когда во время плавки было введено больше углерода. Было обнаружено, что когда сплав содержит много углерода, он становится более твердым и хрупким. Однако со временем стали отличать чугун от стали, а также получать нужный процент углерода в сплаве.Затем, когда технология значительно развилась, стали разрабатываться все новые и новые виды механической обработки и сварки чугуна.

Типы чугуна

Чугун бывает не менее пяти различных сортов. Ниже мы представим и кратко опишем каждый из них. Среди прочих различаем:

Чугун белый - отличается твердостью и хрупкостью одновременно. Не пригоден для механической обработки (кроме шлифовки).

Серый чугун - его название связано с тем, что в нем присутствует графит.Конечные свойства серого чугуна зависят от формы используемого графита. В случае пыльцы чугун не очень прочен и имеет низкую пластичность.

Легированный чугун - это тип чугуна, который можно комбинировать с различными легирующими добавками, придающими ему особые свойства, такие как коррозионная стойкость и жаростойкость.

Ковкий чугун - это сплав железа и углерода, который образуется в результате затвердевания расплавленной шихты с углеродными частицами, имеющими форму шара.Отличается лучшей прочностью по сравнению с чугуном с пластинчатым графитом. Ковкий чугун является ковким материалом.

Чугун ковкий - в отличие от ковкого чугуна его пластичность достигается термической обработкой, которая называется графитизирующим отжигом.

Применение чугуна

Ниже мы представляем наиболее популярное применение чугуна, разделенное на определенные типы:

Белый чугун - используется для изготовления отливок с высокой стойкостью к истиранию, которые уже не требуют дополнительной механической обработки.Среди них выделяются среди прочих мельничные шары, тормозные колодки или мешалки для сыпучих материалов.

Серый чугун с пластинчатым графитом - в основном используется для создания отливок, не передающих нагрузки, т.е. нагревателей, ванн, умывальников, компонентов печей (дверцы, решетки), а также деталей машин, таких как цилиндры, изложницы или поршни .

Чугун ковкий (ферритная матрица) - используется для изготовления деталей швейных машин, сельскохозяйственных машин и предметов домашнего обихода.

Чугун ковкий (перлитная матрица) - из него изготавливают более нагруженные отливки, например, распределительные валы, коленчатые валы, ключи и шестерни.

Ковкий чугун - используется для производства деталей автомобилей, таких как распределительные валы, компоненты системы рулевого управления и коленчатые валы, а также для производства фитингов, шестерен и шпинделей станков.

Примером использования чугуна являются, например, чугунные ступицы, доступные в магазине EBMiA.pl - https://www.ebmia.pl/1714-piasty-gh-zeliwne

Сварка чугуна

Газовая сварка чугуна представляет собой комбинацию элементов с пламенем и стержнем из присадочного металла. Сварку применяют для соединения металлических и неметаллических деталей, а также сплавов с различной температурой плавления, но их толщина не должна превышать 30 мм. Наиболее распространенным методом сварки является электродуговая сварка чугуна. Благодаря ему расплавленный металл, соединяющий различные элементы, взаимодействует с металлом электрода, что создает прочный шов.Чтобы шов не окислялся, электрод необходимо покрыть специальным защитным покрытием. Это может быть, среди прочего флюс или инертный газ, такой как гелий или аргон. Дуговая сварка - как ручная, так и на полуавтоматических и автоматических аппаратах - позволяет соединять детали из чугуна, меди, конструкционной стали, алюминия и других сплавов. Что касается температуры плавления, то она зависит от углерода, который содержится в материале. Чем выше это содержание, тем ниже температура и выше текучесть при нагревании.

Температура плавления чугуна

Чугун – это сплав железа, в котором, помимо компонентов, в смеси содержатся также стойкие вещества, такие как кремний, сера, марганец, фосфор и присадки. Этот материал может быть разных типов в зависимости от сплава, который определяется структурой излома. Температура плавления чугуна составляет примерно 1200°С, что означает, что она примерно на 300°С ниже, чем температура плавления чистого железа. Также стоит различать серый чугун, температура плавления которого 1260°С, а после заливки в форму - 1400°С, и белый чугун, температура плавления которого 1350°С, а после заливки в форму - 1450°С. С.

Чугун – один из лучших металлов для плавки. Это связано с его малой усадкой и высокой текучестью, что делает его действительно очень эффективным при литье. Интересно, что их бывает около сотни разных видов, и каждый из них отличается по использованию, фактуре и технологии изготовления.

Как сварить чугун?

Сварка чугуна – работа не для дилетантов. Это, несомненно, требует опыта, но для тех, кто хотя бы раз соприкасался с обработкой этого материала - это реальный процесс, который необходимо выполнить.Это связано с тем, что в большинстве ситуаций речь идет о ремонте чугунных элементов, а не о соединении их с другими металлами. Ремонт обычно производят в литейном цехе при изготовлении чугунных изделий или для устранения дефектов литья, обнаруженных при обработке. Ремонт необходим, в частности, когда просверленные отверстия не на месте.

Проблемы, связанные со сваркой чугуна, возникают из-за его функции. Во-первых, в нем высокое содержание углерода, что вызывает осаждение графита.Они отвечают за серый оттенок чугуна. Во время литья расплавленный чугун заливают в форму, а затем охлаждают. При работе с высоким содержанием углерода медленное охлаждение предотвратит растрескивание материала. Это следует иметь в виду при сварке чугуна.

Из самых популярных способов сварки чугуна различают холодную и горячую сварку. Реже используется метод полупробки.

Сварка чугуна ВИГ

Сварка чугуна ВИГ представляет собой не что иное, как аргонную сварку износостойким вольфрамовым электродом.Существует три основных направления сварки. Первый из них касается ситуации, когда свариваемые элементы соединяются чугунным швом. Второй примерно такой же, но отличается тем, что шов выполнен из низколегированной стали. Третий касается ситуации, когда шов выполнен из цветного металла.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что TIG-сварка железа в аргоне может выполняться с использованием различных составов присадок. Однако стоит иметь в виду, что та же аргонная технология сварки чугуна должна предусматривать нагрев заготовок.Несмотря на то, что часто встречаются добавки, позволяющие варить чугун, не нагревая его.

При наличии незначительных дефектов, например в виде мелких трещин, а также в случае сварки тонких отливок применяют метод ВИГ с применением присадки из никеля, железо-никелевых проволок или чугуна стержни.

Холодная сварка чугуна

Горячая сварка не всегда возможна. Это обусловлено, в частности, слишком большой размер детали. В этой ситуации используется холодная сварка, что означает, что деталь охлаждается, но не холодная.Температура деталей повышается примерно до 38°С. Если элемент находится рядом с двигателем, его можно запустить за несколько минут до сварки. Однако стоит иметь в виду, что этот элемент должен быть такой температуры, чтобы к нему можно было прикасаться руками.

При холодной сварке чугуна делают короткие швы длиной не более 2-3 см. Также не забудьте проковать соединение после сварки. Однако перед этим необходимо дождаться, пока сварной шов и детали остынут сами по себе.Их нельзя охлаждать сжатым воздухом или водой. Также стоит следить за тем, чтобы сварка выполнялась в одном направлении и чтобы концы сварных швов не сходились.

Чем сварить чугун

Сварку чугуна чаще всего выполняют инверторными аппаратами MIG и TIG для чугуна. Если речь идет о сварке чугуна методом MIG/MAG, то для этой цели используется мигомат или полуавтомат. И первый, и второй вариант предполагают использование электрической дуги переменного тока и обеспечивают отличное качество сварных швов.Сварка MIG/MAG выполняется плавящимся электродом. В свою очередь, сварка чугуна методом TIG выполняется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа. В результате могут быть достигнуты очень хорошие результаты сварки. Для этого процесса используется электрическая дуга постоянного тока.

Электроды чугунные

При сварке чугуна в холодном состоянии для получения наилучших возможных результатов необходимо использовать специальные электроды для чугуна, которые содержат в качестве основного компонента никель и/или медь.Никель неограниченно растворяется в железе и не образует карбидов. Благодаря этому не создается зона беленого чугуна, а наплавленный металл характеризуется низкой твердостью, а также очень легко поддается обработке. Медь также не образует соединений с углеродом, но и не растворяется в железе, а значит, сварочный шов не будет однородным.

На рынке представлен широкий выбор электродов с покрытием для чугуна – как на основе меди, так и на основе никеля.Медно-железные электроды представляют собой медные стержни с покрытием, содержащим железный порошок. В свою очередь никель и железо-никель содержат до 90% и более никеля.

Цена сварки чугуна

Когда речь идет о сварке чугуна для герметичности, ее стоимость колеблется в пределах 350-450 злотых.

В следующих статьях мы описали:

Полиэтилен (ПЭ) - что это такое, применение, свойства

Тефлон - применение и свойства

Типы, состав, свойства, применение бронзы

7

7

7

7

Латунь - свойства, применение, состав, виды

Медь - что это такое, свойства, применение

.

Чугунные трубы - руководство - Vademecum для студентов техникума

Свойства и типы чугуна

ЧУГУН - железоуглеродистый сплав, содержащий 2,5-4,5% С и других элементов (Si, Mn, P, S), предназначенный для изготовления деталей машин, промышленного оборудования и бытовых изделий методом литья.

РАЗДЕЛ ЧУГУНА - В зависимости от вида угля различают чугун:

• белый (светлый прорыв), в котором углерод находится в виде цементита; они имеют ограниченное применение; в санузлах из белого чугуна дверки для печей изготавливаются

• серый — с графитом (серый излом), в котором углерод существует в основном в виде графита и частично связан в виде цементита в перлите; они широко используются; по форме частиц графита различают чугуны с чешуйчатым графитом, пластичные и ковкие;

• половинка (пестрая) - углерод в виде цементита и графита

Рис.1 Диаграмма Маурера, показывающая, какая структура должна быть создана в чугунной отливке толщиной 50 мм в зависимости от содержания углерода и кремния.

Рис. 2 Диаграмма Грейнера-Кингенштейна, показывающая, какой должна быть структура чугуна в зависимости от толщины отливки и общего содержания углерода и кремния.

Белый чугун

Структура белого чугуна соответствует диаграмме фазового равновесия железо-цементит. В зависимости от содержания углерода и легирующих добавок, присутствующих в углеродистом чугуне, различают чугуны с доэвтектической, эвтектической или заутектической структурой.

Зная химический состав углеродистого чугуна с учетом влияния легирующих элементов на содержание углерода в эвтектике, можно приблизительно оценить структуру чугуна путем расчета так называемого углеродный эквивалент C _E :

C _E = (% C _всего ) + 0,33 (% P) + 0,30 (% Si)

С _Е равное 4,3 % — чугун эвтектический, С _Е менее 4,3 % — доэвтектический чугун, а С _Е более 4,3 % — заэвтектический чугун.Основными конструктивными элементами белых чугунов являются:

- цементит первичный,

- ледебурит преобразованный,

- перлит.

Первичный цементит встречается в заэвтектических чугунах в виде белых зерен, светлых иголок или пластинок в матрице преобразованного ледебурита.

Преобразованный ледебурит , присутствующий во всех белых чугунах, имеет дендритный характер, и при срезе перпендикулярно дендритным ветвям перлит появляется в виде темных крошечных точек.Первичный цементит придает ледебуритовой структуре дендритный характер. Ледебурит представляет собой структурный компонент, твердый (HB = 450), хрупкий и трудно поддающийся резке. Перлит встречается в доэвтектических чугунах и преобразованном ледебурите. В доэвтектических чугунах он имеет вид темных участков между ледебуритовыми полями. При большем увеличении можно наблюдать пластинчатую структуру перлита.

Белый чугун представляет собой твердый и хрупкий сплав. Высокая твердость и соответствующая стойкость к истиранию являются результатом присутствия значительного количества цементита в белом чугуне.Прочность на растяжение белого чугуна невелика, но он обладает значительной (в 4-6 раз выше) прочностью на сжатие. Чистый цементит в зависимости от размера зерен, пластин или игл и количества растворенного в нем марганца имеет твердость

.

в пределах 700-840 НВ. Преобразованный ледебурит, содержащий в своей структуре, кроме первичного цементита, еще и перлит (или бейнит), имеет твердость в пределах 440-510 HB в зависимости от твердости первичного цементита и степени дисперсности цементита в перлите.Гипевтектические белые чугуны имеют твердость в пределах от 280 HB для перлитной структуры с вторичным цементитом и следами ледебурита до примерно 450 HB - для ледебуритной структуры с небольшим количеством перлита

Полулитой чугун

В полулитом чугуне углерод присутствует как в связанной форме в виде первичного цементита в ледебурите, так и в свободной форме в виде графита. Следовательно, получугун обычно имеет структуру, состоящую из графита, перлита и превращенного ледебурита.Структуру получугуна можно обнаружить в отливках из серого чугуна, поверхность которых забелена для повышения стойкости к истиранию поверхности отливки. В этом случае в переходном слое между поверхностью из белого чугуна и сердцевиной из серого чугуна возникает полулитая структура. Твердость полулитого чугуна колеблется от примерно 240 HB до примерно 400 HB.

Серый чугун

В сером чугуне большая часть углерода находится в свободной форме - графите.Цементит может присутствовать в перлите или в виде вторичного цементита. Свойства серого чугуна зависят от количества, размера, формы и распределения графита и типа металлической матрицы. По типу матрицы серый чугун подразделяется на:

- ферритный,

- Ферритно-перлитный,

- перлитный.

Ферритная матрица имеет более низкую твердость и прочность на растяжение, чем перлитная матрица. Однако в то время как твердость серого чугуна практически равна твердости его металлической матрицы, прочность чугуна также зависит от типа графита, присутствующего в сером чугуне.

Графит имеет очень низкую прочность и низкий модуль упругости, что вызывает разрывы в упругой металлической матрице, поэтому серый чугун обладает способностью гасить вибрации. Чем больше графита в матрице и чем больше выделяется его чешуек, тем лучше способность гасить колебания. Однако крупночешуйчатый графит вызывает весьма значительное ослабление металлической матрицы и является причиной низкой прочности такого чугуна. Повышение прочности чугуна можно получить за счет измельчения частиц графита.Это достигается за счет так называемого модификация чугуна путем добавления в желоб или в ковш дополнительного компонента - модификатора, которым может быть ферросилиций, ферромарганец, кальций-кремний или алюминий. Чугун, полученный таким образом, ранее назывался модифицированным чугуном, а теперь именуется качественным серым чугуном.

Серый ферритный чугун имеет предел прочности при растяжении около 100 МПа и твердость около 100-120 HB. Серый перлитный чугун с крупночешуйчатым графитом достигает прочности прибл.250 МПа, с твердостью около 220 HB. Путем модифицирования можно получить перлитный чугун с прочностью до 450 МПа и твердостью 220-260 HB. Кроме графита, феррита и перлита в структуре серого чугуна могут присутствовать две специфические структурные составляющие: сульфиды марганца и эвтектика фосфора. Сульфиды марганца проявляются в виде полигонов матовой окраски как в зернах феррита, так и в полях перлита.

Ковкий чугун

Особое положение среди серых углеродистых чугунов занимает чугун с шаровидным графитом .Их получают модификацией церемонами или магниевыми сплавами чугуна, которые без этой модификации сгустятся как белые или полутвердые. Этот чугун характеризуется наиболее высокими прочностными свойствами и низкими пластическими свойствами, так как сфероидальные выделения графита не образуют крупных несплошностей в металлической матрице. По той же причине чугун с шаровидным графитом обладает гораздо меньшей способностью гасить вибрации, чем чугун с крупночешуйчатым графитом.

Ферритный ковкий чугун имеет предел прочности при растяжении до прибл.450 МПа и твердость 140-180 HB. Он проявляет определенные пластические свойства, достигая значения относительного удлинения (A ₅ ) примерно до 10%.

Перлитный ковкий чугун имеет прочность примерно до 700 МПа, твердость 260-300 HB и относительное удлинение (A ₅ ) примерно 2%. Характерной структурной деталью, наблюдаемой на образцах перлитного высокопрочного чугуна, являются каймы из зерен феррита вокруг сфероидальных частиц графита.

Рис.Структура ВЧ, площадь 200x

Ковкий чугун

Ковкий чугун — материал, получаемый путем соответствующей термической обработки белого чугуна. При длительном отжиге белого чугуна можно в определенных интервалах температур получить разложение первичного цементита и выделение графита в характерную концентрированную форму - так называемую светящийся уголь. В зависимости от способа графитизирующего отжига различают:

- чугун белый ковкий, полученный после отжига белого чугуна в окислительной атмосфере с выгоранием угля;

- черный ковкий чугун, получаемый после отжига белого чугуна в инертной атмосфере, доводя процесс графитизации до конца, т.е.разложение цементита, содержащегося в перлите;

- Чугун ковкий перлитный, получаемый после отжига белого чугуна в инертной атмосфере без завершения процесса графитизации, т.е. только разложения первичного и вторичного цементита, находящихся в равновесии с аустенитом.

Изломы белого ковкого чугуна имеют матово-белый цвет на поверхности, соответствующий ферритной структуре, плавно переходящий в серебристый вблизи центра стенки отливки, что соответствует перлитной структуре.

Изломы черного ковкого железа серые по всей поверхности, структуры ферритовые со следами неразложившегося перлита и люминофора.

Излом перлитного ковкого чугуна серебристого цвета с черными точками; структура представляет собой перлит или другой продукт распада аустенита и горячий уголь. Вокруг частиц люминесцентного углерода имеются характерные каймы, образованные зернами феррита.

Рис. Структура черного ковкого чугуна.Гравировка ниталом, площадь 500x

Белый ковкий чугун имеет предел прочности при растяжении в диапазоне 350-450 МПа, твердость около 220 HB и относительное удлинение (А5) около 5%. Черный ковкий чугун имеет Rm = 300-350 МПа, твердость 170-190 HB и относительное удлинение до 15%. Перлитный ковкий чугун имеет прочность до 750 МПа, твердость 220-280 НВ и относительное удлинение от 2 до 7%.

Легированный чугун

Легированные чугуны со специальными свойствами можно разделить на следующие группы:

- износостойкий,

- коррозионностойкий,

- термостойкий,

- с высоким электрическим сопротивлением.

Многие марки легированного чугуна обладают несколькими из этих свойств одновременно.

Чугун, стойкий к истиранию

Практически все белые чугуны являются чугунами с хорошей стойкостью к истиранию, но их применение ограничено из-за низкой прочности и высокой хрупкости. Снижение хрупкости белого чугуна может быть достигнуто введением добавки около 5% никеля и увеличением содержания марганца, что приводит к ледебуритно-аустенитной структуре.Добавление примерно 2% хрома с низким содержанием марганца приводит к ледебуритно-мартенситной структуре с твердостью примерно 600 HB. Подобным образом добавки хрома и никеля создают мартенситную структуру в сером чугуне.

К износостойким чугунам

относятся также аустенитные, марганцевые и высоконикелевые чугуны. Эти чугуны имеют аустенитную структуру с выделениями графита и ледебуритовыми карбидами, которые, помимо стойкости к истиранию, придают им способность гасить вибрации.

Важнейшую группу среди износостойких чугунов составляют высокохромистые чугуны с ледебуритно-аустенитной структурой с содержанием хрома до 18%, а с содержанием хрома 24-30% - ферритной структуры с выделениями первичного и ледебуритовые карбиды.

Коррозионностойкий чугун

Углеродистые чугуны относительно устойчивы к химическим веществам. Вводя такие добавки, как: кремний, кремний с молибденом, хром, хром с никелем, хром с молибденом или хром с алюминием, эти сопротивления можно значительно увеличить.Наиболее устойчивыми к коррозии на практике являются высококремнистые, никелевые и хромистые чугуны.

Чугун с высоким содержанием кремния, содержащий 14-18% Si, в основном устойчив ко всем кислородным кислотам. Благодаря добавлению 3-4% молибдена они также устойчивы к хлороводороду и горячим кислотам. Структура этих чугунов ферритная с частицами графита, также возможно выделение небольшого количества ледебурита. Силиконовые чугуны имеют очень низкую прочность на растяжение (ок.100 МПа) и довольно значительной твердости (320-460 HB).

Высоконикелевые аустенитные чугуны характеризуются значительной стойкостью как к кислотам, так и к концентрированным щелочам. Они чаще всего имеют структуру, состоящую из аустенита, графита и карбидов, которая, кроме антикоррозионных свойств, сохраняет способность гасить вибрации и износостойкость (особенно при более высоком содержании углерода).

Чугуны высокохромистые обладают, помимо стойкости к истиранию, хорошими антикоррозионными свойствами, причем для достижения этих свойств содержание углерода в чугунах может быть ниже (1,2-2 %), чем в том случае, когда наибольшая истираемость требуется сопротивление.

Жаропрочный чугун

Обычные чугуны не устойчивы к температурам выше 250°С, так как при многократном нагревании в них может графитизироваться цементит, вызывающий напряжения. Второй причиной образования напряжений является весьма значительная структурная неоднородность чугуна и связанная с этим разность коэффициентов термического расширения отдельных фаз.

Наиболее распространенными легирующими элементами в жаропрочном чугуне являются хром, никель и алюминий.Кроме них используются добавки кремния, молибдена и меди. Высоконикелевые чугуны обычно имеют аустенитную структуру или, при меньшем содержании никеля, аустенитно-мартенситную с выделениями графита. Они в целом ничем не отличаются от коррозионностойких чугунов. Высокохромистые чугуны имеют такую ​​же структуру, как и высокохромистые чугуны, стойкие к истиранию, при этом наибольшая жаростойкость (до 1200°С) получена у чугунов, содержащих около 1,5 % С и 35 % Cr. При содержании алюминия 8 и 25 % алюминиевый чугун имеет структуру серого чугуна, а при содержании Al 16 % — структуру белого чугуна.

Чугун сопротивления

Чугун, используемый для нагревательных элементов, очень хрупкий. По сравнению с пластически обработанными материалами, они обладают гораздо более высокой стойкостью. Удельное сопротивление чугуна зависит в основном от содержания кремния и углерода, и сопротивление увеличивается с увеличением этого содержания. Кремниевые резистивные чугуны имеют ферритную структуру, а никель-хромовые чугуны - аустенитную.

.

Чугун 6 9000 1

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом с содержанием обычно > 2% С, предназначенный для отливок. Их получают путем переплавки чугуна с добавлением железного и стального лома в вагранке, пламенной печи, электродуговой или индукционной печи. В отечественной промышленности более 85 % отливок изготавливается из чугуна.

Классификация чугуна основана на структуре сплава: в частности, форме углерода и форме графитовых выделений.Однако химический состав важен только в случае чугунов с особыми свойствами. Общая классификация чугуна выглядит следующим образом:

Среди технологических свойств чугуна, определяющих его назначение, следует назвать хорошую текучесть, обусловленную низкой температурой плавления и, реже, хорошую текучесть. Литейная усадка белого чугуна такая же, как у стального литья (1,6÷2,1%), а усадка серого чугуна очень мала (0,6÷1,1%).

Обрабатываемость чугунов различна: белые из-за высокой твердости плохо поддаются резке, что ограничивает их применение, серые благодаря графитовым отложениям, покрывающим металлическую матрицу, хорошо режутся. Низкая пластичность и чувствительность к термическим напряжениям затрудняют сварку чугунов. Отрицательной чертой чугуна является хрупкость из-за наличия цементита в белом чугуне или графита в сером. Поэтому для чугуна наиболее благоприятны напряжения сжатия, затем напряжения изгиба, а наименее благоприятны напряжения растяжения.

Благодаря присутствию графита серый чугун обладает высокой износостойкостью, хорошими свойствами скольжения и низким тепловым расширением. Потому что графит сам по себе обладает смазывающими свойствами, а также впитывает жир и удерживает его на трущихся поверхностях.

Относительно низкая прочность и высокая хрупкость чугуна, а с другой стороны, низкая цена материала на протяжении многих лет вдохновляли исследовательские работы, направленные на улучшение его механических свойств. Эта работа принесла результаты: применение теории кристаллизации привело к разработке модифицированного и высокопрочного чугуна.

Чугун белый (светлый излом) - сплав, в котором все количество углерода связано в виде цементита, согласно метастабильному равновесию системы Fe-Fe ₃ С.

В промышленной практике литым называют белый чугун, имеющий одинаковую структуру по всему сечению. Белый чугун твердый (НВ≅550), очень устойчив к истиранию и сохраняет эти свойства до температур, превышающих 400°С, в то время как стали с меньшей стойкостью к истиранию при этих температурах показывают снижение твердости.Для обработки белого чугуна требуются инструменты из карбида вольфрама. В силу своих свойств белый чугун имеет ограниченное применение для изготовления износостойких отливок, не требующих серьезной механической обработки, например футеровок и смесительных шнеков, шаров шаровых мельниц.

Серым чугуном (темный излом) называют сплав, содержащий не более 0,8% связанного С в виде цементита, а оставшуюся часть в виде чешуйчатого графита. В сером чугуне цементит может быть только в виде перлита.Структура серого чугуна зависит в основном от степени графитизации. Для обеспечения дробления графита используется чугун модификации . Модификатор Si вводят в количестве около 0,5% в виде сплавов Fe-Si или Si-Ca. Чугун необходимо предварительно хорошо обессерить карбидом.

Ковкий чугун определяется как обычный или легированный серый чугун, содержащий не более 0,8% углерода, связанного в виде цементита, а остальную часть в виде сферического графита.Таким образом, тип металлической матрицы зависит от степени графитизации. Перлитная матрица имеет оптимальные свойства.

Высокопрочный чугун представляет собой пластифицированный термической или термохимической обработкой чугун, содержащий свободный углерод в виде так называемых светящийся уголь. Структура и свойства ковкого чугуна зависят от способа пластификации.

На испытания мы получили три образца чугуна:

Образцы чугуна исследовали под микроскопом, а образцы из ковкого и серого чугуна подвергались дополнительному травлению.

1. чугун с шаровидным графитом (нетравленый)

2. серый чугун (непротравленный)

3. ковкий чугун (нетравленый)

4. Ковкий чугун после травления

д) серый чугун после травления

Еще до исследования образцов под микроскопом мы заметили, что поверхности образцов были шероховатыми по сравнению с поверхностями стальных образцов.Поверхности стальных образцов были блестящими, а поверхности чугунных – матовыми. В сером чугуне после травления хорошо видна граница зерен, а также выявляется чешуйчатый графит. На границе зерен фосфорная эвтектика и пластины перлита. После травления образцов из ковкого чугуна помимо сферического графита можно увидеть перлит.

Поисковик

Похожие подстраницы:
МОДИФИЦИРОВАННОЕ ЧУГУН
Чугун, Материаловедение
Чугун
Чугун 5
Чугун 2
Чугун, Исследования, СЕМЕСТР 1, НОМ
Тяга 3 Чугун
Чугун
Чугун Идент. чугун
Часть 6 Ковкий чугун Часть 6
ЧУГУН БЕЛЫЙ И СЕРЫЙ МЕТАЛЛООБРАБОТКА, Исследования, Материаловедение, Металловедение и Основы Термической Обработки
Чугун качественный
Лист учета отходов Чугун Сталь
Чугун Piotrek SCIAGI экзамен, Металлургия и Стальное литье, Сталь
Чугун,
Стальное литье, Сталь
Чугун,
Чугун, Сталь

Чугун ADI

больше похожих страниц

.

Ϫ Metale.XMC.pl ✔️ »🔥 Чугун (Железо Fe + Углерод C) Описание Особенности Типы Типы Информация

Гипевтектические сплавы Fe (железо) с C (углеродом) (с содержанием C: 2-4%) и другими элементами.

Свойства:
+ Низкая стоимость продукции
+ Низкая температура плавления
+ Хорошая обрабатываемость

Раздел:
Серый - С в виде графита
Белый - С в виде цементита
Половина - присутствуют и графит, и цементит Структура и свойства чугуна зависят от:
Химический состав:
Si, P облегчают графитизацию (P частично растворяется в феррите с образованием стедита Fe3C-Fe3P-Fea)
Mn, S противодействуют графитизации (S образует эвтектику Fe-FeS-Fe3C с верхней температурой выше, чем у стедита)
Скорость затвердевания и диаметр отливки: с при увеличении толщины стенок отливки увеличивается количество и толщина графитовых чешуек - снижаются прочностные характеристики
Элементы, способствующие графитизации: Si, Ni, P, Cu, Al, Ti
Элементы, препятствующие графитизации: Cr, S, Mo

Нормальный серый чугун (с чешуйчатым графитом)

Свойства:
Низкая прочность
Низкая стойкость к истиранию
Хорошее гашение вибрации
Хорошая обрабатываемость
Твердость и прочность увеличиваются с увеличением доли перлита
Ферритная матрица, ферритно-перлитная, перлитная + графит, стедит, неметаллические включения.
Применение: корпуса машин
Прочность: Rm = 100-300 МПа, 200-240 HB

Модифицированный серый чугун

Свойства
Чугун, имеющий тенденцию к затвердеванию в виде белого или полумодифицированного
Модификация: добавление модификатора (Fe-Si, Ca-Si, Al) 0,1-0,5% непосредственно перед заливкой, вызывающее дегазацию ванны и вызывает гетерогенное зародышеобразование графита в частицы оксида, благодаря чему чугун затвердевает серым цветом, а графит имеет форму множества мелких, равномерно расположенных чешуек.
Прочность: Rm = 300-400 МПа.

Серый ковкий чугун

Свойства:
Серый чугун со склонностью к затвердеванию
Очень низкое содержание S, P
Модифицированный Ce, Mg-Cu
Ферритный, ферритно-перлитный, перлитный, бейнитный, мартенситный + сферический графит
Хорошие свойства и пластичность
Применение : элементы машин
Прочность: Rm = 350-900 МПа, A5 = 2-22%

Белый чугун

Свойства:
Структура преобразованного ледебурита и, возможно, стедита
Перлит преобладает в доэвтектическом типе
Цементит преобладает в заэвтектическом типе
Хрупкий
Плохая обрабатываемость
Применение: для производства ковкого чугуна

Ковкий чугун

Свойства:
Получают из белил графитизирующим отжигом (цементит разлагается и выделяет раскаленный углерод - хлопьевидные агрегаты) В зависимости от параметров процесса чугун подразделяют на:

Чугун ковкий белый (W) - окислительная атмосфера, температура: 950-1000°С, время: 60-90 часов, охлаждение на воздухе, обезуглероженная ферритная структура

Чугун ковкий черный (В) - инертная атмосфера, температура: 950-1050°С, время: 40-70 часов, воздушное охлаждение, ферритная структура с нагаром.

Чугун ковкий перлитный (П) - нейтральная атмосфера, температура: 950-1050°С, время: 15 часов, воздушное охлаждение, перлитная структура с горячим углеродом.

Легированный чугун
Легирующие элементы (Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Si, Ti, V, W), добавляемые в чугун для улучшения:
Механических свойств
Сопротивление истиранию
Сопротивление коррозии
Улучшение физический
Разделение по количеству первых сплавов:
Низколегированные (машинные): перлитные до 3 % первосплавные: Al, Si, Mn
Среднелегированные: ферритные, ледебуритные, бейнитные, 3-20 % легирующих компонентов
Высоколегированные : ферритная, аустенитная поверхность.20% состава сплава

Легированный чугун с повышенной стойкостью к истиранию
Добавки Cr, Cu, Mn, Ni, P, Ti, V:
увеличение твердости матрицы
изменение количества и формы графитовых выделений
однородность структуры в целом сечение

Раздел:
низко- и среднелегированные серые
шаровидные
среднелегированные Ni-Cr белые
высокохромистые белые
высокомарганцевые белые
Применение: детали машин, работающие в очень тяжелых условиях

Жаропрочный и жаростойкий легированный чугун
жаропрочность повышают: Al, Cr, Si
жаростойкость повышают: Mn, Mo, Ni
белые чугуны более жаростойкие, чем серые чугуны (из-задля набухания свободного графита при окислении. внутри)

Раздел:
Cr 600C
Si 700C
Al 800C
Высокохромистый 1100C
Высоконикелевый 800C

Чугуны из коррозионно-стойких сплавов
Углеродистые чугуны обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем стали и литые стали
Коррозионную стойкость повышают: Cr, Ni, Si и Cu, Mn

Подразделение:
Кислоты от кремния до (1% C)
Ni-Cu (15% Ni, 5% Cu) морские
Химия сфероидов с высоким содержанием никеля
Серый никель с высоким содержанием
Химия с высоким содержанием хрома

.

Чугун - Примечания - Материалы

Белый, наполовину белый, наполовину серый, пластичный, пластичный Рис. 5.1. Классификация чугуна по форме содержащегося углерода 5. ЧУГУН Чугуны – это сплавы железа с углеродом и другими элементами, с содержанием углерода более 1,7 % (обычно в пределах 2–5 % С), предназначенные для отливок. . Их получают путем плавки доменного чугуна в вагранке с добавлением железного или стального лома и ферросплавов. По химическому составу чугун делится на нелегированный и легированный.Нелегированные чугуны содержат до 3,5 % Si, до 1 % Mn, менее 0,8 % P и менее 0,3 % S. В легированные чугуны намеренно вводят легирующие добавки: Cr, Si, Ni и другие для придания особых свойств, например жаростойкости или коррозионной стойкости. Чугун также классифицируют в зависимости от формы углерода, который может быть: • графитовым, • цементитным. Чугун, содержащий углерод только в связанной форме, т. е. цементит, представляет собой белый чугун, а чугун, содержащий углерод преимущественно в свободной форме, т. е. графит, — серый, ковкий и ковкий чугун.Причем в одних частях отливки углерод может находиться преимущественно в виде графита, а в других - в виде цементита. Такие чугуны называются половинчатыми или пестрыми. Разделение чугунов по этому принципу включено в PN-80/H-01552. Схематично она представлена ​​на рис. 5.1. доэвтектический черный эвтектический перлитный заэвтектический белый docsity.com 68 5.1. Структуры чугунов Чугун характеризуется разнообразием структур, решающим для использования сплавов. 5.1.1. Структура белых чугунов Белые чугуны своим названием обязаны матово-белому цвету пробоя.Его структура зависит от содержания углерода. Поскольку в белом чугуне весь углерод связан цементитом, мы анализируем структуру этих сплавов на основе системы Fe-Fe3C. Чугун, содержащий до 4,3 % С, имеет доэвтектическую структуру, содержащий 4,3 % С — эвтектическую, а свыше 4,3 % С — доэвтектическую, как это схематично показано на рис. 5.2. Структура одного из чугунов – белого доэвтектического – представлена ​​на фото 5.1. Рисунок 5.2. Классификация белых чугунов по структуре 5.1.2. Структуры чугунов с графитом Чугуны с графитом имеют на изломе серый цвет из-за наличия свободного углерода. Графит, металлическая матрица и фазы, содержащие фосфор и серу, являются основными компонентами структуры этих чугунов, рис.5.3. По строению металлической матрицы чугуны с графитом подразделяются на: ■ перлитные (фото 5.2), структура которых выполнена из перлита с графитовыми выделениями. Перлит содержит 0,77 % С, поэтому в перлитном чугуне количество связанного углерода составляет 0,77 % С. Остальной углерод находится в свободном состоянии, т.е.в виде графита, ■ перлитно-ферритный (фото 5.3), структура которого состоит из частиц феррита, перлита и графита, а количество связанного углерода менее 0,77% С, ■ ферритный (фото 5.4), с металлической матрицей это феррит (содержание углерода — 0,008 % С), при этом почти весь углерод, содержащийся в сплаве, находится в виде графита. Представленная структура чугунов с графитом, а точнее их металлическая матрица аналогична следующим структурам эвтектоидной стали, доэвтектоидной стали и технического чугуна.Таким образом, по структуре чугуны с графитом отличаются от ситовых только тем, что содержат выделения графита, определяющие их специфические свойства. Ż e l i w a b i a ł e гипевтектический ледебурит инд. перлит, Fe3CII эвтектический ледебурит инд. заэвтектический ледебурит инд. Fe3CI docsity.com C, % Белый чугун Серый перлитный чугун Серый феррито-перлитный чугун 3 4 Полуполучугун O 1 2 3 4 5 6 7 2 1 Серый ферритный чугун 71 Рис. 5.5. Диаграмма Маурера, показывающая тип структуры, которая должна образоваться в чугунной отливке толщиной 50 мм в зависимости от содержания углерода и кремния Ad.2. Условия нагрева и охлаждения. Затвердевание чугуна может происходить по системе Fe-Fe3C или Fe-графит, схематично показанной на рис. 5.6. В системе Fe-графит температуры превращения несколько выше, а критические точки немного смещены влево по отношению к системе Fe-Fe3C. Вместо цементита там графит. Отделить цементит от аустенита или жидкого раствора легче, чем от графита, но смесь аустенита с графитом термодинамически более устойчива, чем смесь аустенита с цементитом.Ниже температуры превращения L → Fe α + Fe3C, 1147 °С, кристаллизация протекает с образованием цементита, а отжиг при температуре 1147-1153 °С вызывает образование аустенито-графитовой смеси (рис. 5.7). Аналогичны процессы распада аустенита на смесь феррита и цементита или феррита с графитом. Поскольку температура 727 °С является температурой превращения Feγ → Feα + Fe3C, а температура превращения Feγ → Feα + Cграфит выше и составляет 738 °С, то в интервале 738 – 727 °С аустенит может разлагаться только в смесь феррита и графита по термодинамическим условиям.Таким образом, графит образуется из жидкости при охлаждении в узком интервале температур между линиями графиков устойчивого и неустойчивого равновесия, т. е. при малых недогревах, а значит, и скоростях охлаждения. Цементит, с другой стороны, образуется при быстром охлаждении. Выделение графита из жидкой фазы или из аустенита происходит медленно, так как работа, необходимая для образования ядра графита, значительна, а рост Z a w art es Si,% docsity.com Рис. 5.6. система Fe-C; сплошная линия - система железо-цементит, штриховая линия - система железо-графит Рис.5.7. Изменение свободной энергии жидкого сплава (ЖС) и смеси аустенита + цементита (ЖС + Ц) и смеси аустенита + графита (ЖС + Г) при изменении температуры кристаллов требует интенсивной диффузии углерод. Отсюда вывод о том, что образование графита в железоуглеродистых сплавах, протекающее в условиях малых скоростей охлаждения, было бы достаточно редким явлением, если бы не тот факт, что в расплавленном 72 docsity.com 73 чугуне содержатся очень мелкие частицы твердого вещества. включения, в том числе частицы графита. Они являются зародышами кристаллизации, на которые осаждаются атомы углерода, образующие кристаллы графита.Значительный перегрев чугуна выше его точки плавления вызывает растворение этих частиц, увеличивая склонность чугуна к затвердеванию до белого цвета. С другой стороны, введение в чугун различного рода добавок (см. ссылку 3 ниже) может привести к образованию многочисленных зародышей кристаллизации графита. Влияние скорости охлаждения на структуру чугуна иллюстрирует диаграмма Грейнера-Клингенштейна, на которой показана зависимость структуры чугуна от толщины стенки (определяющей скорость охлаждения) и общего содержания углерода и кремния .Из практики известно, что чугун в одной отливке может иметь различную структуру. В тонких частях отливки и в прилежащих к поверхности слоях степень графитизации ниже, чем в более толстых частях и в стержне отливки. Другими словами, там, где скорость охлаждения выше, образуется больше цементита, а там, где чугун охлаждается медленнее, образуется больше графита. Это подтверждается диаграммой Грейнера-Клингенштейна. Он используется для приближенной оценки структуры чугуна в отливке с известным содержанием углерода и кремния и заданными толщинами стенок.На графике (рис. 5.8) видно, что очень высокие скорости охлаждения приводят к образованию белого или полулитого чугуна, а более низкие - чугуна с графитом с матрицей от перлитной до ферритной. Рис. 5.8. Диаграмма Грейнера-Клингенштейна. Зависимость структуры чугуна от толщины стенки отливки и суммарного содержания углерода и кремния Z a w art e C + S i.% 7 Чугун ферритный серый Толщина стенки, мм5025 6 5 4 Белые гели Ż. Перламутровый серый чугун Перлитный серый чугун.ком N o n e а) б) а) б) Рис. 5.9. Влияние формы частиц графита на распределение растягивающих напряжений по сечению образца из чугуна с графитом: а) чешуйчатый, б) сфероид Рис. 5.10. Виброгашение: а) в сером чугуне, б) в алюминиевом сплаве Выпадения графита, с одной стороны, вредны, а с другой стороны, они придают чугуну некоторые чрезвычайно ценные свойства, которых нет у стали, делая его лучший материал для конкретных приложений. Графит придает чугуну следующие благоприятные технологические и эксплуатационные свойства: • хорошую обрабатываемость, так как повышает ломкость стружки, • хорошее гашение вибраций и вибраций (рис.5.10), так как графит, особенно чешуйчатый, предотвращает упругую деформацию, • хорошие литейные свойства – малая усадка и хорошее заполнение формы, • малая чувствительность к поверхностным дефектам и насечкам (резкие изменения поперечного сечения, подрезы), так как чугун содержит внутренние насечки в виде частиц графита, 76 docsity.com • Хорошие антифрикционные свойства. Раздробленный при трении двух поверхностей графит смешивается со смазкой, улучшая смазывающие свойства, а пустоты в металлической матрице, оставшиеся после дробления графита, служат резервуарами аварийной смазки, способной снабжать трущиеся поверхности в непредвиденных обстоятельствах.Где используется серый чугун для поршневых колец, гильз цилиндров и вкладышей подшипников скольжения. Фазы, содержащие фосфор и серу Фосфорная эвтектика является твердым компонентом (650-800 HB). Внедренный в достаточно прочную подложку, например, перлитную, он повышает стойкость поверхности отливки к истиранию. Предпочтительное содержание фосфора в этом случае составляет 0,3%. Его большее количество значительно увеличивает хрупкость чугуна. Фосфорная эвтектика, внедренная в мягкую ферритную матрицу, вредна тем, что легко крошится, вызывая интенсивное истирание поверхности.Повышенное содержание фосфора в чугуне улучшает литейные свойства, обеспечивая лучшее заполнение формы. Чугун с содержанием фосфора до 1% поэтому используется для отливок сложной формы или с тонкими стенками: ванн, раковин, статуй, баров. Сульфиды ухудшают качество чугуна, усиливая склонность к газообразованию и образованию усадочных полостей, повышая текучесть жидкого чугуна. Поэтому содержание серы должно быть ограничено 0,15%. 77 5.2. Марки, свойства, применение чугунов 5.2.1. Белые чугуны Белые чугуны твердые и хрупкие, не поддаются механической обработке, но обладают хорошими литейными свойствами и высокой стойкостью к истиранию. Так они используются для дорожных катков, фрикционных накладок, дроби для очистки барабанов, шаров для мельниц, смесительных шнеков, конвейеров сыпучих материалов. Часто вместо белого чугуна вместо белого чугуна используют закаленный (отбеленный) чугун с очень твердым поверхностным слоем из белого чугуна и гасящим вибрацию сердечником из серого чугуна.Разнообразная структура получается за счет введения металлических охладителей на поверхности формы для увеличения скорости охлаждения данных частей отливки. Такие чугуны используются для станин станков, металлических роликов, прокатных валков и для производства железнодорожных колес. Белый чугун также используется в качестве исходного материала для производства ковкого чугуна. docsity.com 78 5.2.2. Серые чугуны Серые чугуны содержат чешуйчатый графит (звездчатый или извилистый) в ферритной, феррито-перлитной или перлитной металлической матрице.В основу классификации серых чугунов, используемой по ПН-86/Н-83101, положен минимальный предел прочности при растяжении Rm в МПа (в интервалах 50 МПа, начиная со 100 МПа до 350 МПа), приведенный в чугуне символ после знака Zl, например, Z1200 (испытания проводятся на образцах диаметром до == 20 мм, прокатанных из литого прутка диаметром 30 мм). Удлинение и сужение серых чугунов приводятся редко, так как они близки к нулю». Символ Z1X означает т.н. технический чугун без гарантированной прочности, предназначенный для отливок, подвергающихся минимальным механическим воздействиям в процессе эксплуатации.Прочностные свойства серого чугуна зависят главным образом от типа металлической матрицы и частиц графита. На основании данных, содержащихся в таблице 5.1, можно приблизительно оценить марку серого чугуна в зависимости от структуры его металлической матрицы. В таблице 5.2 перечислены марки и обозначения серых чугунов и их соответствующие области применения. Чугуны с условными обозначениями Z1300 и Z1350 относятся к группе высококачественных модифицированных чугунов, полученных особым способом, описанным в гл.5.1.3. Состав шихты подобран таким образом, чтобы без доработки чугун застывал белоснежным. Модифицированный чугун имеет перлитную матрицу с высокой дисперсностью и очень большим количеством мелких графитовых чешуек, что повышает прочность и, как следствие, уменьшает вес и габариты деталей машин. Модификация также повышает стойкость к истиранию, коррозии и действию повышенных температур, уменьшает влияние толщины отливки на прочностные свойства. Модифицированный чугун также обладает особенно высокой способностью гасить вибрацию, что важно при его использовании для коленчатых валов, шестерен, гусениц тракторов, поршней, втулок и других деталей машин, подвергающихся динамическим нагрузкам.Прочность модифицированного чугуна без термической обработки и легирующих добавок может быть до 450 МПа, а при термической обработке этот предел может быть увеличен до 600 МПа. На рис. 5.2-5.3 представлены структуры феррито-перлитного и перлитного серого чугуна. 5.2.3. Ковкий чугун Ковкий чугун был впервые произведен в 1949 году. Для его производства используется склонная к затвердеванию шихта в виде серого чугуна, но с очень небольшим количеством примесей серы. docsity.com Т ем пература, °С 1000 2 3 800 А1 5 600 400 200 1 10 + 15 15 6 Время, ч 30 10 8 7 I II 4 б а 6 А1 (Fe-графит) 81 термообработка ( графитизация) или термохимическая (графитизация и обезуглероживание), направленная на ее пластификацию.Чугун, полученный в результате таких обработок, называют ковким чугуном. По стандарту (PN-92/H-832221) ковкий чугун маркируется буквой: • Б – черный ковкий чугун, • П – перлитный ковкий чугун, • В – белый ковкий чугун. Затем на маркировку наносят минимальную прочность на растяжение в МПа, деленную на 10, и минимальное удлинение, измеренное на образце диаметром 12 мм. Например, W 40 - 05 означает белый ковкий чугун с минимальным пределом прочности 400 МПа и минимальным относительным удлинением А3 = 5 %.Черные ковкие чугуны Процесс получения черных ковких чугунов заключается в отжиге отливок из белого чугуна в инертной атмосфере. Факторами, изменяющими структуру отливок, являются температура и время. Схема процесса термической обработки отливок с получением черного ковкого чугуна (ферритная матрица) и перлитного (перлитная матрица) чугуна представлена ​​на рис. 5.11. Исходным материалом является белый доэвтектический чугун со структурой превращенных ледебурита, перлита и вторичного цементита, точка.1). После нагрева чугуна до температуры Ас1 перлит переходит в аустенит, ледебурит — в ледебурит, а при более высоких температурах цементит частично растворяется в аустените. При температуре отжига (950-1000°С) цементит (также содержащийся в ледебурите) разлагается (графитизируется) на отжиговый углерод и аустенит. Через достаточно длительное время (точка 3) сплав приобретает структуру аустенита и графита (горячего углерода). Следующим этапом процесса является охлаждение сплава до температуры несколько выше Ar1 (ок.760 °С), чтобы отделить вторичный цементит от аустенита (точка 5), а затем медленно рис. 5.11. Процесс отжига белого чугуна с целью получения ковкого чугуна; а - черный чугун, б - чугун перлитный docsity.com Марка чугуна Черный ковкий чугун (ферритный) Перлитный ковкий чугун Белый ковкий чугун Номер марки В 30-06 П 45 -06 П 5 5 - 0 4 П 65-02 P 70-02 W 3 5 - 0 4 W 3 8 - 1 2 W 4 0 - 0 5 W 45-07 Структура ферритная с графитом (люминофор) перлит с графитом (люминофор) у края феррит, глубже феррит с люминофором, проходной перлит и феррит с графитом в виде люминофора Применение Детали швейных машин и механизированных бытовых приборов, детали автомобилей и сельскохозяйственных машин, не требующие износостойкости, но обладающие хорошей обрабатываемостью (картеры двигателей, шестерни ) Шестерни, зубчатые колеса, коленчатые валы, конвейерные цепи.Поршни и поршневые кольца, шатуны, Карданные шланги Ступицы колес, педали, детали дверных замков, ключи, фитинги труб, детали тормозных шлангов, арматура подвижного состава (головки сцепных устройств, гидроблоки) 82 охлаждение до температуры около 679 °С ( пункт 6), что позволяет разложить цементит на люминесцентный углерод. При этом аустенит превращается в смесь феррита и шарикового цементита, а затем феррита и люминесцентного углерода в результате графитизации цементита (точка 6). Полученный чугун со структурой феррита с раскаленным углем (фото5.14) называется черным ковким чугуном. Название происходит от того, что прорыв отливок из этого сплава характеризуется черным шелковистым цветом. Марки и области применения черного ковкого чугуна представлены в таблице 5.4. Перлитный ковкий чугун Другим видом ковкого чугуна с повышенной прочностью по сравнению с черным чугуном является перлитный чугун. Этот чугун можно получить несколькими способами. Один из них – отжиг белого чугуна по схеме, представленной на рис.5.11, кривая б.Непрерывное охлаждение от температуры 1000 °С до температуры ниже Ar1 вызывает отделение вторичного цементита от аустенита и превращение аустенита в перлит (точка 4 на рис. 5.11). Стойкость при этой температуре в течение некоторого времени обусловлена ​​графитизацией вторичных цементитов по PN-92/H-83221 и их применением docsity.com 83. Слишком мало времени для графитизации цементита, содержащегося в перлите. Таким образом, окончательная структура представляет собой перлит и раскаленный уголь (точка8 на рис. 5.11, фото 5.15). Марки и области применения перлитных ковких чугунов показаны в таблице 5.4. Белый ковкий чугун Процесс получения белого ковкого чугуна аналогичен процессу получения черного ковкого чугуна с тем отличием, что отжиг проводят в обезуглероживающей атмосфере. Это приводит к графитизации цементита, а затем к обезуглероживанию поверхности отливки. По мере прохождения процедуры удлинение диффузионного пути останавливает процесс. В результате обезуглероживание происходит в поверхностном слое до ок.6 мм. В результате получается разная структура в сечении отливки (фото 5.16). Во внешнем слое присутствует чистый феррит, глубже - феррит со люминесцентным углеродом, а в сердцевине - перлит со люминесцентным углеродом. Прорыв из белого ковкого железа яркий и блестящий, отсюда и его название. Ввиду разнообразия структуры и свойств по сечению отливки белый ковкий чугун применяют только для тонкостенных отливок толщиной не более 20-25 мм, не подвергающихся большим нагрузкам.Примеры применения показаны в таблице 5.4. docsity.com

.

Отличие серого чугуна от белого 💫 Научно-Популярный Мультимедийный Портал. 2022

Чугун — это железо, смешанное с небольшими количествами кремния и углерода и отлитое вместо формованного на месте. Это прочный строительный материал, а также хороший проводник тепла, что делает его распространенным материалом для посуды. Различают четыре основных типа чугуна: ковкий, ковкий, белый и серый. Есть несколько различий в составе и использовании белого и серого чугуна.

Дизайн интерьера

«Серый» и «белый» в названиях серого и белого чугуна относятся к внешнему виду салона; при открытии кусок серого чугуна имеет цвет от светлого до темно-серого, а белый чугун намного светлее.

Плавка

Серый чугун плавится при 1600 градусах Цельсия, после чего быстро превращается из твердого состояния в полностью жидкое. Белый чугун плавится при несколько более низкой температуре, но плавится более постепенно; некоторое время остается полутвердым, прежде чем сжижается.

Охлаждение

Белый чугун при очень медленном охлаждении от плавления станет серым чугуном при соединении атомов углерода в нем. С другой стороны, серый чугун сохранит свою форму при медленном охлаждении, но при очень быстром охлаждении станет белым чугуном .

Твердость и прочность

Белый чугун тверже серого до такой степени, что становится довольно хрупким. Напротив, серый чугун мягче, но прочнее.Эти два типа иногда комбинируются, что позволяет изготавливать изделие с внешней оболочкой из твердого белого железа и прочной серой сердцевиной.

Углехимия

Углерод в сером чугуне просто перемешан между частицами железа; в белом чугуне фактически сочетаются железо и углерод. В химии «сочетание» и «смешение» — не одно и то же; «Комбинация» подразумевает, что два вещества — в данном случае углерод и железо — химически соединились. Общее содержание углерода в сером чугуне составляет от 2 до 4,65%, а в белом чугуне — от 3 до 5,75%.

Усадка

При охлаждении чугуна в результате плавления он сжимается. Серый чугун восстанавливается примерно на 1 процент, а белый чугун восстанавливается на 2-2,5 процента.

Окисление

Окисление – это процесс, при котором кислород соединяется с металлическими частицами, образуя ржавчину. Серый чугун ржавеет значительно быстрее белого при низких температурах, тогда как при высоких температурах зависимость обратная.

Содержание кремния

Белый чугун содержит от 0,1 до 0,5 процента кремния, а серый чугун содержит от 0,5 до 3,5 процента.

.

---

Смотрите также

• 
  Эффект старого дерева
• 
  Дом из саманных блоков
• 
  Кактусы комнатные цветущие название
• 
  Дарселект клубника описание
• 
  Камни из цемента для сада своими
• 
  Как вырастить хризантему из семян в домашних условиях
• 
  Земляные тараканы
• 
  Как убрать накипь
• 
  Средства от постельных клопов в квартире
• 
  Селитра для огорода
• 
  Глоксиния комнатная