Чугун
Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении
Чугун — сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2,14 до 6,67%. Чугун — дешевый машиностроительный материал, обладающий хорошими литейными качествами. Он является сырьем для выплавки стали. Получают чугун из железной руды с помощью топлива и флюсов. Получение чугуна — сложный химический процесс. Он состоит из трех стадии: восстановления железа из окислов, превращения железа в чугун и шлакообразования. Подробно этот процесс рассматривается в курсе химии.
Содержание |
Свойства чугуна
Свойства чугуна зависят главным образом от содержания в нем углерода и других примесей, неизбежно входящих в его состав: кремния (до 4,3%), марганца (до 2%), серы (до 0,07%) и фосфора (до 1,2%).
Углерод — один из главных элементов в чугуне. В зависимости от количества и состояния входящего в сплав углерода получаются те или иные сорта чугуна. С железом углерод соединяется двояко: в жидком чугуне углерод находится в растворенном состоянии, а в твердом — в химически связанном с железом или в виде механической примеси в форме мелких пластинок графита.
Кремний — важнейший после углерода элемент в чугуне, он увеличивает его жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более мягким.
Марганец повышает прочность чугуна.
Сера в чугуне — вредная примесь, вызывающая красноломкость (образование трещин в горячих отливках). Она ухудшает жидкотекучесть чугуна, делая его густым, вследствие чего он плохо заполняет форму.
Фосфор понижает механические свойства чугуна и вызывает хладноломкость (образование трещин в холодных отливках).
Классификация чугуна
В зависимости от состояния, в котором углерод находится в чугуне, чугун подразделяется на:
- белый (углерод в химическом соединении с железом в виде цементита FeC)
- серый (свободный углерод в виде графита).
Белый чугун
Белый чугун очень твердый и хрупкий, плохо поддается отливке, трудно обрабатывается режущим инструментом. Он обычно идет на переплавку в сталь или на получение ковкого чугуна и поэтому называется передельным.
Серый чугун
Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении. Он мало пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для малоответственных деталей и деталей, работающих на износ. Серый чугун с высоким содержанием фосфора (0,3—1,2%) жидкотекуч и используется для художественного литья. Серый чугун маркируется буквами и двумя числами, например СЧ 120-280.
Буквы СЧ обозначают серый чугун, первое число — предел прочности (в МПа) при испытании на разрыв, а второе число — предел прочности (также в МПа) при испытании на изгиб.
В зависимости от химического состава и назначения чугуны подразделяют на:
- легированные
- специальные, или ферросплавы
- ковкие
- высокопрочные чугуны.
Легированный чугун
Легированный чугун наряду с обычными примесями содержит элементы: хром, никель, титан и др. Эти элементы улучшают твердость, прочность, износостойкость. Различают хромистые,титановые, никелевые чугуны. Их применяют для изготовления деталей машин с повышенными механическими свойствами, работающих в водных растворах, в газовых и других агрессивных средах.
Специальный чугун
Специальный чугун, или ферросплав, имеет повышенное содержание кремния или марганца. К нему относятся ферромарганец, содержащий до 25% марганца, и ферросилиций, содержащий 9—13% кремния и 15—25% марганца. Эти чугуны применяются при плавке стали для ее раскисления, т.е. для удаления из стали вредной примеси — кислорода.
Ковкий чугун
Ковкий чугун получают термообработкой из белого чугуна. Он получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару.
Высокопрочный чугун
Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.
Маркировка чугунов
По принятой в СССР маркировке обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна:
- П — передельный для кислородно-конверторного и мартеновского производства
- Л — литейный для чугунолитейного производства.
Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугуна, выплавленного на древесном угле (ЛД). С увеличением числа в обозначении марки уменьшается содержание кремния (например, в чугуне ЛК5 содержится меньше кремния, чем в чугуне ЛК4). Каждая марка чугуна в зависимости от содержания Mn, Р, S подразделяется соответственно на группы, классы и категории.
Марки чугуна литейного производства, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна:
- СЧ — серый чугун;
- ВЧ — высокопрочный;
- КЧ — ковкий;
- Для антифрикционного чугуна в начале марки указывается буква А (АСЧ, АВЧ, АКЧ).
Цифры в обозначении марок нелегированного чугуна указывают его механические свойства. Для серых чугунов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм2), например СЧ21-40. Для высокопрочного и ковкого чугуна цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм2) и относительное удлинение (в %), например ВЧ60-2. Обозначение марок легированных чугунов состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугуна, и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1,0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов такое же, как и при обозначении сталей.
Пример обозначения легированных чугунов: ЧН19ХЗ — чугун, содержащий ~19% Ni и ~3% Cr. Если в легированном чугуне регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН19ХЗШ).
См.также
Источники
| Это незавершённая статья. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Химические элементы и материалы |
||
|---|---|---|
| Химические элементы | Азот • Аргон • Водород • Гелий • Железо • Кальций • Кислород • Кремний • Магний • Марганец • Медь • Молибден • Никель • Олово • Свинец • Сера • Титан • Углерод • Фосфор • Хлор • Хром • Цинк |  |
| Полимерные материалы | BUTYL • EPDM • HDPE • LDPE • MDPE • NBR • PE-X • PTFE • PVDF • Viton • Поливинилхлорид • Полипропилен • Полиуретан • Полиэтилен • Каучук • Оргстекло • Пенополиуретан • Пенопласт • Полиамид • Поликарбонат • Полимербетон • Полистирол • Фторопласт | |
| Цветные металлы: • лёгкие • тяжёлые |
Алюминий • Магний • Титан Медь • Никель • Олово • Свинец • Цинк | |
| Сплавы цветных металлов | Бронза • Латунь (CW 617 N) | |
| Чёрные металлы | Железо • Ковкий чугун • Сталь • Нержавеющая сталь (марк. AISI) • Чугун • Чугун G20 | |
