Белый чугун состав и применение: Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка — Бетонный завод в Феодосии: доставка продукции с РБУ от производителя

Содержание

Белый чугун

Металлические сплавы железа и углерода, где содержание второго элемента превышает 2,14%, называют чугунами. К белым чугунам относят такие сплавы, в которых углерод представлен в виде карбида железа Fe3C (цементита). Именно из-за светлого цвета на изломе их и называют белым.

Условия изготовления отливок из белой марки приведены в ГОСТ 1215-79 и ГОСТ 26358-84. В них указаны технические требования, порядок приемки, испытаний, транспортирования и хранения чугунных сплавов. Маркируется буквами БЧ.

Блок: 1/8 | Кол-во символов: 502
Источник: https://prompriem.ru/chugun/belyj.html

Виды выпускаемого белого чугуна

В зависимости кристаллической структуры, а так же наличия и соотношения составляющих элементов белые чугуны подразделяют на:

обыкновенный;
легированный;
жаропрочный;
нержавеющий.

Отдельным видом выделяют чугунные сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением.

Внутренняя структура обыкновенного белого чугуна содержит углерод в виде цементитных зерен. Количество углерода влияет на температуру плавления и в зависимости от этого чугуны подразделяют на:

доэвтектические с более низкой температурой плавления, углерода не боле 4,3%;
эвтектический с содержанием углерода 4,3%;
заэвтектические — более 4,35% и может достигать — 6,3%.

Эффекта отбеливания чугуна достигают путем быстрого охлаждения отливки, которая в результате получается неоднородной по своему составу. Верхний слой, толщиной до 30 мм, становится белым, а остальная сердцевина представляет собой обычный серый чугун.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 937
Источник: https://prompriem.ru/chugun/belyj.html

Особенности получения белого чугуна

В процессе получения белого чугуна заданной структуры необходимо подавить процесс графитизации в течение всего времени кристаллизации жидкой массы. В данном случае имеет значение как грамотный подбор исходных материалов, так и соблюдение технологии охлаждения чугуна в форме.

Когда отливки производят из нелегированного чугуна в сырых песчаных формах, существует необходимость соблюдать пропорцию углерода и кремния: С (Si + lg R) < 4.5. Площадь сечения отливки, деленная на периметр сечения, называется приведенной толщиной и обозначается в данном случае как R.

Высокое содержание цементита в белых чугунах серьезно осложняет использование их в качестве конструкционных материалов, поскольку они отличаются хрупкостью и крайне тяжело поддаются механической обработке. С другой стороны, отливкам белого чугуна свойственны коррозийная стойкость, устойчивость к высоким температурам и открытому огню, износостойкость. Для поддержания вышеуказанных качеств состав их должен быть максимально однородным. Чем больше карбидов содержится в белом чугуне, тем большей твердостью он отличается. Если происходит коагуляция карбидов из-за несоблюдения технологии, твердость чугуна существенно снижается. Максимальной твердостью обладает белый чугун мартенситной структуры.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1296
Источник: https://www.autowelding.ru/publ/1/1/belyj_chugun/4-1-0-532

Достоинства и недостатки

Как и все чугунные сплавы, белые отличаются большой прочностью в сочетании с хрупкостью при сильных механических ударах. В числе основных положительных качеств белого чугуна следует назвать:

высокую твердость;
большое удельное сопротивление;
износостойкость;
повышенное сопротивление коррозии.

Важным качеством белых чугунов считается очень хорошая устойчивость к воздействию высоких температур, которая используется для снижения количества трещин в первоначальных отливках.

К основным недостаткам относят такие качества, как:

хрупкость и возможность разрушения при механических воздействиях;
низкие литейные качества и плохое заполнение форм;
вероятность образования внутренних трещин при отливке;
сложная и некачественная механическая обработка.

Образование дефектов при сваривании из-за быстрого выгорания углерода и образования пор.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 875
Источник: https://prompriem.ru/chugun/belyj.html

СЕРЫЙ ЧУГУН

В сплаве такого чугуна углерод – весь или частично – находится в виде пластинчатого графита. По примеру светлого чугуна, серый получил свое название из-за цвета излома. В состав серого чугуна входит также кремний, иногда – магний. Количество углерода в сером чугуне – от 2,9 до 3,7%.

Серый чугун, как и белый, отличается хрупкостью, но при этом он обладает высокими литейными свойствами, текучестью и малой усадкой. Из серого чугуна делают основы станков, цилиндры различных механизмов, поршни.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 505
Источник: http://mirsplava.ru/poleznaya-informatsiya/chuguni

Область применения

Обыкновенный белый чугун используют весьма ограниченно, поскольку он плохо применим к механической и термической обработке. Для производства изделий он часто применяется в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Самое широкое применение сплав получил при изготовлении крупных деталей простой конфигурации. Это корпуса и детали станков и прокатных станов, шары для мельниц, приводные и опорные колеса. Кроме этого белый чугун используют для изготовления узлов агрегатов, которые испытывают на себе постоянное воздействие абразивных материалов.

Важным моментом является использование обычного чугуна в качестве сырья для изготовления ковких сортов железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 734
Источник: https://prompriem.ru/chugun/belyj.html

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН

Углерод в высокопрочных чугунах находится в виде шаровидных (или сфероидальных) графитов. Согласно своему названию, такой графит отличается высокой прочностью. При растяжениях и изгибах такой чугун сохраняет цельность своей структуры и не покрывается трещинами. Среди других свойств высокопрочного чугуна:

ударная вязкость
предел текучести
высокая прочность на сжатие
высокие литейные свойства
высокая износостойкость.

Высокопрочный чугун хорошо поддается механической обработке и – вкупе с прочностными характеристиками – становится отличным выбором при изготовлении изделий, от которых требуется надежность и стойкость к механическим воздействиям. Из высокопрочного чугуна делают трубы – и не только водопроводные, но и для перемещения нефти и газов (а требования к таким трубам гораздо более высокие). Кроме того, из высокопрочного чугуна изготавливают детали для различных станков и механизмов.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 911
Источник: http://mirsplava.ru/poleznaya-informatsiya/chuguni

КОВКИЙ ЧУГУН

Ковкий чугун содержит углерод в виде графита в форме изолированных друг от друга хлопьев. Благодаря этому материал обладает большей пластичностью и вязкостью, чем остальные виды чугунов. Изготавливают ковкий чугун из белого чугуна, обрабатывая его длительным воздействием высокими температурами. В результате такой обработки в сплаве происходят процессы графитизации – распадается цементит, образуя графит.

Помимо своих высоких ковких характеристик, благодаря которым он и получил свое название, данный вид чугуна отличается также повышенными прочностью при растяжении и сопротивлением удару. Податливость ковкого чугуна механической обработке позволяют делать из него изделия сложной формы. Из него изготавливают тормозные колодки, угольники и прочие детали для машин и механизмов.

МАРКИРОВКА ЧУГУНА И ЕЕ РАСШИФРОВКА

По цифровым и буквенным кодам марок чугуна можно определить состав сплава, узнать его свойства и предназначение. Существуют следующие марки чугунов:

П1 и 2 — передельный чугун разной чистоты сплава

ПЛ1 и ПЛ2 – передельно-литейный чугун

ПФ1, ПФ2 и ПФ3 — передельный фосфористый чугун

ПВК1, ПВК2 и ПВК3 — передельный высококачественный чугун

СЧ — чугун с пластинчатым графитом

АЧ — антифрикционный чугун

АЧС — антифрикционный серый чугун

АЧВ — антифрикционный чугун высокопрочный

АЧК — антифрикционный чугун ковкий

ВЧ — чугун с шаровидным графитом для отливок

Ч — чугун легированный

КЧ – ковкий чугун.

Цифры после данных обозначений могут указывать на величину временного сопротивления разрывам в кгс/мм (у чугунов с пластинчатым графитом), или обозначать относительное удлинение (у чугуна с шаровидным графитом для отливок). В маркировке ковких чугунов первая цифра после буквенного сочетания КЧ означает предел прочности на разрыв в МПа, а вторая — относительное удлинение в процентах. Стоит еще пояснить, что словом «передельный» называют чугун, который прошел два этапа обработки: на первом этапе из руды получают чугун, а на втором – чугун перегоняют в сталь.

Остались еще вопросы?
Оставьте заявку и мы Вам перезвоним.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 2038
Источник: http://mirsplava.ru/poleznaya-informatsiya/chuguni

Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 10236
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

https://prompriem.ru/chugun/belyj.html: использовано 4 блоков из 8, кол-во символов 3048 (30%)
https://www.autowelding.ru/publ/1/1/belyj_chugun/4-1-0-532: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 2934 (29%)
http://mirsplava.ru/poleznaya-informatsiya/chuguni: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 4254 (42%)

применение, маркировка, состав, свойства, виды

Виды выпускаемого белого чугуна

обыкновенный;

легированный;

жаропрочный;

нержавеющий.

Отдельным видом выделяют чугунные сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением.

доэвтектические с более низкой температурой плавления, углерода не боле 4,3%;

эвтектический с содержанием углерода 4,3%;

заэвтектические — более 4,35% и может достигать — 6,3%.

Достоинства и недостатки

высокую твердость;

большое удельное сопротивление;

износостойкость;

повышенное сопротивление коррозии.

К основным недостаткам относят такие качества, как:

хрупкость и возможность разрушения при механических воздействиях;

низкие литейные качества и плохое заполнение форм;

вероятность образования внутренних трещин при отливке;

сложная и некачественная механическая обработка.

Образование дефектов при сваривании из-за быстрого выгорания углерода и образования пор.

Область применения

Легирование белого чугуна

Наличие в составе сплава легирующих добавок сильно изменяет его физические свойства, которые значительно расширяют его область применения. В качестве легирующих элементов в металлургии используют очень распространенные вещества.

Для повышения твердости в железоуглеродистый чугунный сплав могут быть добавлены: никель, фосфор, марганец, хром, ванадий, кремний, медь, титан и сера.

В том случае, если количество легирующих добавок примерно равно углеродному содержанию, чугун приобретает предельно возможную твердость.

Износостойкость, как физическая характеристика белого чугуна, рассматривается независимо от его твердости. Ее повышения достигают изменением структуры металла путем добавления карбидов и фосфидов в виде равномерно распределенных включений. Качество отливки деталей напрямую зависит от химического состава сплавов и количества легирующих элементов.

В зависимости от процентного содержания легирующих примесей белый чугун подразделяют на:

низколегированный до 2,5%;

среднелегированный до 10%;

высоколегированный.

Уже готовые отливки из чугуна подвергаются дополнительной температурной обработке (отжигу), в результате которой снимаются внутренние напряжения металла и происходит стабилизация внешних размеров. Температура отжига белого легированного чугуна около 850°C.

Процесс нагрева и охлаждения происходит медленно для исключения образования внутренних трещин и других дефектов.

Легированные чугунные сплавы получили широкое применение в производстве:

деталей промышленного оборудования и станков;

узлов и деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники;

подвижного железнодорожного состава; труб, насосов, котлов;

бытовых и хозяйственных изделий.

Это обусловлено улучшенными качествами металлов по сравнению с обычным белым чугуном.

Нержавеющие сплавы

Для повышения устойчивости белого чугуна к коррозии в него добавляют большое количество хрома. Это приводит к образованию оксидной пленки на поверхности и дальнейшему прекращению доступа кислорода. Кроме этого высокохромистый белый чугун приобретает устойчивость к щелочным растворам, серной и азотной кислоте.

Дополнительно процесс легирования хромом предупреждает возможность коагуляции карбидов при сильном нагреве сплава. Это позволяет получать качественные сварные соединения деталей из белого чугуна. Если в процессе легирования вместе с хромом добавлены никель и молибден, то полученный нержавеющий сплав по прочности можно сравнивать с лучшими жаропрочными сталями, которые намного дороже.

Хромосодержащий белый чугун применяют в случаях тяжелых эксплуатационных условий, присутствия щелочей и окислителей, потребности высокого электросопротивления.

Белый жаропрочный чугун

Для получения чугунного сплава способного сохранять первоначальные размеры в процессе циклических нагревов до высокой температуры в него, кроме хрома, добавляют:

до 2,0% меди;

0,5% титана;

0,1% никеля.

При этом металл относится к группе нержавеющих белых чугунов и может использоваться во многих отраслях деятельности.

Сплавы с высоким удельным сопротивлением

Такие виды белого чугуна применяют для изготовления литых нагревателей электрических печей и сушек, работающих при температуре до 900°C. Для получения сплава в него добавляют:

3,0-5,0% никеля;

2,5-3,5% углерода;

2,0-2,5% кремния;

1,0-1,5% марганца.

Такой белый чугун с высоким удельным сопротивлением называют сормайт и используют для изготовления электронагревателей различной мощности.

Белый чугун нельзя назвать слишком распространенным сплавом из-за технических трудностей при его механической и термической обработке. Однако создание легированных сплавов значительно расширяет сферу применения этого материала в результате кардинального изменения его физических и химических свойств.

При этом процесс легирования не требует использования редких и очень дорогих добавок. Поэтому применение белого чугуна для изготовления изделий и заготовок будут расширяться.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0
голосов

Применение белого чугуна — Энциклопедия по машиностроению XXL

Чем больше цементита в структуре белого чугуна, тем выше его твердость и хрупкость. Вследствие высокой твердости и хрупкости применение белого чугуна в качестве материала для изготовления деталей машин весьма ограничено. Он используется главным образом для изготовления деталей, от которых требуется высокая твердость и износоустойчивость (например, для изготовления лемехов плугов, крестовин, тормозных колодок и других деталей). Применение белых чугунов ограничивается также вследствие их невысоких литейных свойств и плохой обрабатываемости резанием. Белые чугуны используют как передельные (для производства стали) и для производства так называемых ковких чугунов. [c.154]

Таким образом к белым чугунам обычно не применимы ни механическая, ни термическая обработка, и они находят применение исключительно в виде отливок. Следовательно, для получения наилучших качеств материала в изделиях из белого чугуна, нужно, главным образом, обращать внимание на условия их отливки и получающуюся в связи с ними структуру. Это также отчасти объясняет, почему в белых чугунах мы рассматриваем обычно только лишь их первичную структуру. Вообще же относительно применения белых чугунов следует заметить, что и в виде отливок на изделия они применяются сравнительно мало, лишь в тех случаях, когда отливают массивные изделия из дешевого материала, обладающие большой поверхностной твердостью. [c.145]

Чем больше цементита в структуре белого чугуна, тем выше его твердость н хрупкость. Вследствие высокой твердости и хрупкости применение белых чугунов для изготовления деталей машин весьма ограничено. Их используют главным образом для изготовления деталей, от которых требуется высокая твердость и износостойкость (например, для изготовления лемехов плугов, крестовин, тормозных [c.92]

Аналогичное влияние на структуру белого чугуна оказывают добавки марганца. Такие чугуны характеризуются достаточно высокой износостойкостью, но плохо противостоят многократным ударным нагрузкам. Следует признать, что возможности применения марганцевых и хромомарганцевых белых чугунов в качестве износостойких еще исследованы не в полной мере. [c.34]

Из белых коррозионностойких чугунов имеют применение высокохромистые чугуны (0,5—2,0 % С, 0,5—2,5 % Si, 8—30 % Сг) как жаростойкие и кислотостойкие материалы. Коррозионная стойкость обеспечивается аустенитной основой, содержание хрома в которой должно быть не менее 12—13 %. [c.71]

Отливки из белого чугуна среднего и мелкого веса имеют сплошную белую структуру. В крупных и тяжёлых отливках структура белого чугуна должна обеспечиваться на глубину до 125 мм [281. Если это не может быть достигнуто при нормальном охлаждении литья в песчаных формах, прибегают к заливке в металлические формы или к применению на. ружных металлических холодильников. [c.57]

Ограниченность применения этого сплава зависит от трудности легирования белого чугуна бором, который может добавляться в виде ферробора, бористого никеля или восстанавливаться из борсодержащих флюсов (бура или борная кислота). [c.62]

Наиболее распространено применение модификаторов, содержащих кремний. Однако модифицирование может производиться также и графитом или добавкой жидкого чугуна, имеющего химический состав серого чугуна (в количестве 5—Юо/д), к жидкому чугуну, имеющему химический состав белого чугуна [2, 17, 26]. [c.88]

HO в качестве литейного сплава (работы по прокатке чугуна, особенно высокопрочного с шаровидным графитом, дали некоторые положительные результаты, но промышленного применения не нашли перспективной является прокатка низкоуглеродистого низкокремнистого белого чугуна [2]), [c.7]

При отжиге белого чугуна на ковкий графит выделяется в виде более компактных включений, в результате чего металл приобретает определенные пластические свойства (откуда и название этого вида чугуна). Как и серый чугун, ковкий чугун может быть полностью и неполностью графитизированным и подразделяется соответственно на ферритный, феррито-перлитный и перлитный. Ледебуритного или вторичного цементита в ковком чугуне не должно быть (за исключением отдельных изолированных, так называемых остаточных карбидов). Половинчатый ковкий чугун промышленного применения не нашел [1]. [c.9]

Несмотря на большое разнообразие номенклатуры изделий и различные области применения, ковкий чугун используют главным образом при получении тонкостенного литья (толщина стенок 3—40 мм). Это связано прежде всего со стремлением обеспечить безусловное получение отбела и однородность свойств во всех сечениях отливки как при первичной кристаллизации белого чугуна, так и в процессе термической обработки. Требование равномерности толщины стенок отливок из ковкого чугуна является обязательным условием обеспечения высокого качества и экономичности производства изделий. [c.112]

Ограниченность области применения чугуна этого типа объясняется низкими механическими свойствами, сложностью технологии изготовления отливок и сравнительно невысокой износостойкостью (особенно по сравнению с высоколегированным белым чугуном). Сравнительная износостойкость белого чугуна в условиях дробильно-размольного и обогатительного оборудования приведена в табл. 7 и 8. [c.176]

Химический состав свойства и области применения низко- и среднелегированного белого чугуна [4, 9. Ю] [c.177]

Белый чугун — сплав. Белый чугун обладает большой твердостью, весьма хрупок и поэтому широкого применения не имеет. Употребляется для переработки на сталь и ковкий чугун. [c.93]

В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Структуры белых чугунов были рассмотрены ранее при разборе диаграммы состояний железо — цементит. Они очень тверды, практически не поддаются обработке резанием. В машиностроении их применение весьма ограниченно. [c.91]

В этом случае наиболее экономичным является применение ковкого чугуна. Пользуясь хорошими литейными свойствами чугуна, тонкие, сложной формы детали сначала отливают из белого чугуна, а потом путем отжига его превращают в ковкий. [c.166]

НВ), хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны-отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготовляют прокатные валки, лемехи плугов, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа. [c.292]

При высоком нагреве выгорает углерод и кремний, отчего наплавленный металл приобретает структуру белого чугуна, шов становится твердым, -хрупким и не поддается последующей механической обработке. Это ограничивает применение сварочных горелок больших номеров и выбор присадочного металла. [c.211]

Хрупкость белого чугуна не допускает применения его в изделиях, подвергающихся ударным нагрузкам. [c.201]

Сорта белого чугуна, имеющие промышленное применение, приведены в табл. 23. [c. 203]

Горячая прокатка отожженного в течение непродолжительного времени белого чугуна, а также чугуна со сфероидальным графитом дает возможность получать сортовой материал с весьма высокими показателями механических свойств Об == 90- -120 при 2—5%. Такой чугун может найти широкую область применения, так как сочетает высокие механические свойства высокопрочных сталей с положительными свойствами чугунов. [c.403]

Углерод оказывает большое влияние на свойства чугуна. С увеличением углерода в структуре белых чугунов увеличивается содержание цементита. Такие чугуны практически не поддаются обработке резанием, поэтому они имеют ограниченное применение. [c.140]

Белый и отбеленный чугун. Вследствие высокого содержания цементита в структуре белый чугун хрупок и не может применяться для деталей, подвергающихся удару. Белый чугун обычно не подвергается механической обработке и находит применение в виде массивных отливок или как полуфабрикат для получения ковкого чугуна. [c.449]

Наибольшее применение получил ферритный ковкий чугун, который получают после отжига отливок из белого чугуна в нейтральной среде без добавки руды в ящики. Во время такого отжига распадается цементит, но металл не обезуглероживается. Излом ферритного чугуна бархатисто-черный. [c.217]

По назначению различают передельный чугун — обычно белый, служащий материалом для передела в сталь литейный чугун —серый, служащий для получения фасонных отливок. Усовершенствование технологии позволяет приготовлять серый чугун, отличающийся очень хорошими механическими свойствами и широко используемый в машиностроении. Однако в связи с хрупкостью область применения серого чугуна ограничена относительно невысокими давлениями и температурами. [c.37]

Сварка белого чугуна осуществляется электрической дугой или газовым пламенем с применением стальной проволоки, сварка ковкого чугуна — газовым пламенем с латунным присадочным прутком или электродуговая — электродом из медноникелевого сплава. Возможна сварка чугуном с последующим отн[c.289]

Белый и отбеленный чугун. Белый чугун вследствие присутствия в не.м цементита обладает высокой твердостью, хрупок и практически не поддается обработке резанием. Поэтому белый чугун имеет ограниченное применение. [c.334]

Если графита в чугуне нет, то весь углерод в нем находится в связанном состоянии, в виде цементита и перлита. Такой чугун, не содержащий графита, называется белы м. Он имеет блестящий белый излом. Схема структуры его показана на фиг. 213, а. Белый чугун состоит из включений структурно свободного цементита и перлитной основной металлической массы. Он обладает очень высокой твердостью (400—500 единиц по Бринелю), не поддается обработке обычным резцом (а только наждачным кругом), очень хрупок и непрочен, но хорошо противостоит износу. Обычные детали машин не изготовляются из белого чугуна. О его применении в машиностроении будет сказано ниже. [c.200]

Кроме белых и серых имеются также ковкие чугуны, получаемые путем отжига белых чугунов. Серые и ковкие чугуны подвергают модифицированию и термической обработке Из модифицированных чугунов все большее значение приобретают высокопрочные чугуны (серые чугуны, модифицированные магнием). Высокие литейные свойства, хорошая обрабатываемость резанием и небольшая стоимость обеспечивают широкое применение серых и ковких чугунов для изготовления деталей машин. Кроме того, благодаря смазывающему действию графита, чугуны обладают хорошими антифрикционными свойствами и используются для изготовления подшипников. При действии переменных нагрузок чугунные детали обнаруживают хорошую циклическую прочность (выносливость) и вследствие наличия графитовых выделений отличаются высоким внутренним трением (затуханием колеба[1ий). [c.152]

Необходимость перегрева жидкого чугуна для повышения жидкотекучести требует применения формовочных и стержневых смесей достаточной огнеупорности, а высокая усадка — и хорошей податливости. Объемная усадка белого чугуна достигает 5%, что заставляет при формовке устанавливать у каждого так называемого местного утолщения отливки боковые прибыли, чтобы устранить образование усадочных раковин или искусственно охлаждать массивные части при -помощи холодильников. В противоположность серому чугуну металл к отливкам из белого чугуна подводится к наиболее толстым частям отливки. [c.119]

Микроструктура. Наибольшее применение в машиностроении имеют отливки из серого чугуна, излом которых имеет серый цвет вследствие наличия в его структуре свободного графита, приводящего (по сравнению с белым чугуном) к снижению твердости и улучшению обрабатываемости. Изучение микроструктуры серого чугуна очень важно для суждения о его свойствах и поведении. От микроструктуры стали она отличается присутствием графита. От обыкновенного природного графита, являющегося простой кристаллической разновидностью углерода, обладающего гексагональной решеткой, графит серого чугуна отличается тем, что он состоит не только из одних атомов углерода, но также из атомов железа, кремния и пр., т. е. представляет собой твердый раствор высокой концентрации. [c.102]

Белый чугун по сравнению с серым чугуном обладает худшими литейными свойствами, очень твердый и трудно поддается резанию. Поэтому применение его ограничено только некоторыми деталями машин, работающими на износ (тормозные колодки и т. п.) или подверженных действию пламени и высоких температур (колосники и т. п,), а также химическим воздействиям (арматура химической промышленности). [c.23]

Белый (или предельный) чугун имеет в изломе белый оттенак и мелкозернистую структуру. Он отличается высокой твердостьк и хрупкостью, что затрудняет его обработку и ограничивает область применения. Белый чугун перерабатывают (переделывают) в сталь и ковкий чугун. Ковкий чугун получают в результате томления (длительного нагрева и выдержки при высокой температуре) белого чугуна, вследствие чего изменяется его структура и повышается пластичность. Название ковкий чугун является условным ковать его нельзя. По механическим свойствам он занимает промежуточное положение между серым чугуном и стальным литьем и допускает некоторое изменение формы изделия в холодном состоянии. [c.75]

Подобный способ травления, примененный для сплава, содержащего 12,8% Мп и 0,46% С (термообработка нагрев 1250° С, 12 ч, аргон + закалка + нагрев, 640° С, 150 ч + закалка), позволил выявить серые аустенитные кристаллы с четкими полосами скольжения при этом феррит выглядит светлым, а карбиды темными. При травлении пикратом натрия темнеет только карбид. После одновременного травления реактивом 4 и раствором, в котором вместо пикриновой кислоты применялся паранитрофенол, Глузанов и Петак [9] в белом чугуне с 4% Мп наблюдали в первичных иглах цементита среднюю зону с измененной окраской, в то время как подобный тип цементита в чугуне с 14% Мп выглядит гомогенным. Авторы считают, что сложный железомарганцевый карбид в точке превращения (точка Кюри) цементита распадается на две фазы, так как а-карбид железа может содержать в твердом растворе лишь небольшое количество марганца. Цементит в марганцовистом чугуне с 14% Мп остается гомогенным, поскольку уже при 8% Мп точка превращения расположена при 0° С и с ростом концентрации марганца температура точки превращения снижается. [c.111]

Для повышения надежности и долговечности деталей онтималь-ный состав металла следует выбирать на основе научного анализа механизма работы отливок в различных условиях. Многочисленные варианты применения отливок из белого чугуна можно условно разделить на две группы работающие в условиях абразивного износа и безударных нагрузок (детали насосов, земснарядов, дымососов, колена и трубы пневмотранспорта, прокатные валки и др.) работающие в условиях абразивного износа в сочетании с ударными нагрузками (мелющие тела, бронефутеровочные плиты, детали дробеметных установок, горнорудного оборудования и т. д.). [c.50]

Присадкой циркония можно повысить сопротивление изнашиванию и удароустойчивость белого чугуна при поддержании концентрации кремния в пределах 0,8—1,0%. При этом содержание циркония желательно в пределах 0,2—0,3%. Однако по своему влиянии -на свойства чугуна цирконий менее эффективен, чем титан. Очевидно, его применение более целесообразно в комплексе с кремнием, марганцем и хромом. Значительный интерес представляет также одновременное модифицирование белого чугуна титаном и цирко» нием. [c.64]

ТакиА образом, по влиянию на структуру белого чугуна ванадий аналогичен титану. Он увеличивает растворимость углерода в аустените несколько слабее, чем титан, и сдвигает эвтектическую точку в сторону меньшего содержания углерода. Наибольший интерес представляет повышение твердости эвтектоида под влиянием ванадия. Это дает основание рекомендовать его применение при комплексном легировании. [c.66]

Белыми называются чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Согласно диаграмме состояния Fe-Fej белые чугуны подразделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Из-за большого количества цементита они твердые (450. .. 550 НВ), хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны — отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготовляют прокатные валки, лемеха плугов, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа. [c.20]

Большое влияние на структуру чугуна оказывают условия затвердевания и охлаждения отливок. Быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, медленное — серого. Скорость охлаждения зависит от применяемой литейной формы (песчаная или металлическая), а также от толш ины стенки отливки. В машиностроении используют отливки из серого, высокопрочного, с вермикулярным графитом и ковкого чугунов. Эти чугуны, как и сталь, состоят из металлической основы (перлита, феррита) и неметаллических включений графита. Они различаются главным образом формой графитовых включений. Белый чугун имеет ограниченное применение. Некоторые отливки, от которых требуется повышенная твердость поверхностного слоя, изготовляют из отбеленного чугуна. Поверхностный слой его состоит из белого чугуна, а сердцевина — из серого. Толщину и твердость отбеленного слоя регулируют путем изменения химического состава чугуна и скорости затвердевания отливки. [c.134]

Ковкие чугуны нашли широкое применение в сельскохозяйственном, автомобильном и текстильном машиностроении, в судо-, котло-, вагоно-и дизелестроении. Из них изготовляют детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок позволяет делать из ковкого чугуна детали водо- и газопроводных установок, а хорошие литейные свойства исходного белого чугуна — производить отливки сложной формы. [c.302]

Отливки из белого чугуна, предназначенные для отжига на ковкий чугун, сваривают электродуговой или га.човой сваркой прутками из того же материала с последующим предварит, отжигом при 850° и охлаждением сплава с печью (сварка белого чугуна имеет ограниченное применение из-за возможной графитизации). Ковкий чугун можно сваривать с последующим повторным отжигом или без него при повторном отжиге иодзаварку производят электросваркой электродами из белого или ковкого чугуна. Если после сварки повторный отжиг не применяется, пользуются газовой сваркой с латунными присадками или электросваркой с электродами из монель-металла. [c.158]

Чугун продолжает оставаться одним из основных литейных материалов современности. Прогнозирование показывает, что эту роль он сохранит и в будущем. По1Мимо традиционного применения в металлургии и машиностроении (изложницы, станины станков, трубы и др. ), чугун все шире используют для деталей, от которых требуется высокая конструкционная прочность и специальные свойства. Серые чугуны с шаровидным графитом и ковкие чугуны широко применяют сейчас для самых ответственных отливок, в частности для коленчатых валов различных двигателей. Чугуны с пластинчатым графитом и перлитной основой применяют для таких деталей, как гильзы, поршни и поршневые кольца. Белые чугуны зарекомендовали себя как литейные материалы с рекордной износоустойчивостью в условиях абразивного износа. Широко используют отбеленные чугуны при отливке прокатных, мельничных и бумагоделательных валков. Как никакой другой литейный материал, чугун проявляет большую универсальность, обнаруживая самые разные свойства. Это обусловлено возможностью широко варьировать строение чугуна. Меняя химический состав расплава, условия затвердевания и охлаждения в твердоьм состоянии, можно коренным образом изменять эксплуатационные характеристики отливок. [c.7]

На белом чугуне хорошее сцепление эмалевого покрытия наблюдается только в случае применения фриттованого грунта. Плавленый грунт прочно пристает к поверхности отливки, имеющей ферритную структуру. [c.339]

Чугуны в качестве машиностроительных материалов имеют очень широкое применение. Различают серый чугун, в котором углерод частично находится в виде графита белый, в котором углерод находится в виде цементита (РезС) ковкий, получаемый из белого чугуна отжигом его, в результате чего в чугуне вместо свободного цементита образуется графит. [c.23]

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Чугун: краткая справка

Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe₃C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси — кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.

Особенности и классификация чугунов

Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.

Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:

сера – 0,02-0,2%;

кремний – 0,5-3,6%;

марганец – 0,2-1,5%;

фосфор – 0,04-1,5%.

В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.

Основные различия между сталью и чугуном

Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.

По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:

передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;

передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;

передельный фосфористый чугун ПФ1, ПФ2, ПФ3;

передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белый чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.

Серый чугун

В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.

Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.

Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.

Буквы СЧ – серый чугун;

цифры – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.

Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» — обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.

В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм² (или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.

Специальные чугуны

Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:

жаростойкие;

коррозионностойкие;

художественные;

антифрикционные и износостойкие;

чугуны с особыми электромагнитными свойствами;

ферросплавы и другие.

Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.

Кремний является самым важным легирующим элементом в чугуне, который вместе с углеродом влияет на структуру и свойства. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные характеристики сплава.

Сера уменьшает способность жидкого чугуна заполнять литейные формы, снижает его механические свойства и придает красноломкость.

Марганец негативно сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но увеличивает твердость и прочность.

Фосфор необходим при изготовлении чугунных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, поскольку способствует повышению жидкотекучести сплава. Но при этом теряется прочность, возрастает хрупкость.

Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.

Достоинства и недостатки

Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.

Бесспорные преимущества

В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.

Недостатки чугуна, как материала

Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Как делают чугун?

Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.

В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.

Что получают из чугуна и где он используется?

Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.

Сплавы

Сферы применения

Серые

Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.

Ковкие

Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов.

Легированные белые

Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.

Антифрикционные

Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей.

Высокопрочные

Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.

15. Белые чугуны, их область применения.

В белом чугуне весь углерод находится
в связанном состоянии в виде карбида
железа. Такой чугун в изломе имеет
белый цвет и характерный металлический
блеск. Структура состоит из перлита,
ледебурита и избыточного цементита,
поэтому чугун отличается высокой
твердостью, хрупкостью, низкой
прочностью и трудоемкостью механической
обработки. Из белого чугуна делают
отливки деталей с последующим отжигом
на ковкий чугун. Белые чугуны применяют
для производства стали, поэтому их
называют передельными чугунами.

Ограниченное применение имеют отбеленные
чугуны — отливки из серого чугуна
со слоем белого чугуна в виде твердой
корки на поверхности. Из них изготовляют
прокатные валки, тормозные колодки и
другие детали, работающие в условиях
износа.

16. Серые чугуны, их маркировка и область применения.

В серых чугунах углерод в значительной
степени или полностью находится в
свободном состоянии в форме
пластинчатого графита. Из-за этого излом
имеет серый цвет.

В зависимости от распада цементита
различают ферритный, феррито-перлитный
и перлитный серые чугуны. Серый чугун
обладает высокими литейными свойствами,
хорошо обрабатывается, менее хрупок,
чем белый чугун, ему присущи хорошие
антифрикционные свойства, что объясняется
пористым строением и наличием графита.
Иногда в структуре чугуна наряду с
графитом содержится ледебурит. Такой
серо-белый чугун называют половинчатым.
Основные его свойства: высокая твердость,
хрупкость и низкая прочность.

Серый чугун широко применяют в
автотракторном и сельскохозяйственном
машиностроении для производства отливок,
поэтому его называют литейным. Из него
изготавливают станины металлорежущих
станков, блоки и гильзы автомобильных
и тракторных двигателей, поршневые
кольца, корпуса и др. Маркируется серый
чугун по ГОСТ 1412-79 буквами СЧ и цифрами,
которые обозначают предел прочности
при растяжении. Например, марка СЧ18
(всего по ГОСТу 11 марок) показывает,
что чугун этой марки имеет G_в=176
МПа.

Выбор марки чугунов для конкретных
условий работы обусловливается
совокупностью технологических и
механических свойств. Ферритные серые
чугуны СЧ10, СЧ15, СЧ18 предназначены для
слабо- и средненагруженных деталей:
крышки, фланцы, маховики, диски сцепления
и др. Феррито-перлитные СЧ20, СЧ21, СЧ25
применяют для деталей, работающих при
повышенных статических и динамических
нагрузках: блоков цилиндров, картеров
двигателя, поршней цилиндров, барабанов
сцепления и др. Перлитные серые
модифицированные чугуны СЧЗ0, СЧ35,
СЧ40, СЧ45 обладают наиболее высокими
механическими свойствами и их используют
для изготовления гильз цилиндров,
распределительных валов и др.

17. Высокопрочные чугуны, их маркировка и область применения.

В высокопрочном чугуне графитовые
включения имеют шаровидную форму. Это
достигается модифицированием чугуна
магнием до 0,5 % от массы чугуна. Шаровидная
форма графита определяет наибольшую
сложность металлической основы и не
создает резкой концентрации напряжений,
поэтому чугун имеет высокую прочность
при растяжении и изгибе. Из высокопрочного
чугуна изготавливают ответственные
детали машин (коленчатые валы, зубчатые
колеса, поршни и др.).

Высокопрочный чугун, так же как и серый,
подразделяют на ряд марок в зависимости
от механических свойств, причем основными
показателями служат предел прочности
при растяжении и относительное удлинение.
Механические свойства зависят от
структуры металлической основы,
которая может быть перлитная,
феррито-перлитная и ферритная. Лучшей
структурой является структура,
состоящая из перлита и шаровидного
графита, окруженного небольшими
островками феррита.

Маркируется высокопрочный чугун по
ГОСТ 7293-79 (всего по ГОСТу 10 марок) буквами
ВЧ и цифрами, из которых первые две
обозначают предел прочности при
растяжении, а последние — относительное
удлинение в процентах. Например, марка
ВЧ 42-12 показывает, что чугун данной
марки имеет G_в=
412МПа и б = 12 %.

Что такое чугун — формула, состав, виды и преимущества

Что такое чугун

Чугун — это сплав железа (Fe) и углерода (C), при этом содержание углерода в сплаве составляет 2,14% и выше. Но при выплавке чугуна, в сплав всегда попадают примеси, а также добавляются легирующие элементы, поэтому данное соотношение всегда относительно, и может изменяться.

По содержанию углерода относительно эвтектики различают три вида чугуна. Эвтектика – состав сплава с минимальной температурой плавления.

Содержание углерода в чугуне ориентировочно составляет 4,3%. Поэтому он подразделяется на следующие виды:

доэвтектический — 2,14 — 4,3% углерода;
эвтектический — 4,3% углерода;
заэвтектический — от 4,3 до 6,67% углерода.

Формула чугуна

Типичный состав чугуна имеет следующие составляющие:

Железо (Fe) — основа чугунка
Углерод (С) – 1 — 4,5%
Кремний (Si) – 0,2 – 3,75%

Марганец (Mn) – 0,2 – 1,75% (вредная примесь)
Фосфор (Р) – 0,1 – 1,2% (вредная примесь)
Сера (S) – 0,02 – 0,08% (вредная примесь)

Хром (Cr) (легирующий компонент)
Никель (Ni) (легирующий компонент)
Молибден (Mo) (легирующий компонент)

Виды чугуна

В основном чугун классифицируют по форме углерода, который содержится в сплаве.

Белый чугун

Белый чугун имеет характерный окрас скола, так как углерод (С) входит в состав в виде цементита (Fe3C), который образуется когда расплав остывает. Цементит – это твердый тугоплавкий материал.

В доэвтектическом сплаве углерод содержится в перлите и ледебурите. В эвтектическом сплавеуглерод входит в состав ледебурита. В заэвтектическом он содержится в первичном цементите и ледебурите.

В первоначальном виде он нигде не используется, т.к. его тяжело обрабатывать инструментами при механической обработке. Конечно, возможно использовать насадки из карбидов (ВК), но трудоемкость процесса очень велика. Поэтому белый чугун используется в качестве сырья для получения ковкого чугуна.

Серый чугун

Серый чугун также берет свое названия от оттенка на сколе. Он имеет в составе фракции графита, которые могут иметь разную форму. При добавке кремния, он способствует осаждению углерода.

Физико-механические свойства, а также структура серого чугуна, зависят от условий остывания после кристаллизации.

Быстрое охлаждение приведет к преобладанию перлита в составе чугуна. Закалка (другими словами термообработка) может повысить прочность и твердость, но при этом чугун становится хрупким, что может быть не приемлемо.

Медленное остывание приводит к росту содержания феррита. Феррит – это сплав железа с оксидами, в основном с Fe2O3. При таких условиях улучшается пластичность.

Поэтому условия, при которых остывает сплав, выбирают, ориентируясь на желаемые параметры конечного продукта.

Серый чугун используется для литых изделий и конструкций (чугунного литья).

Он имеет невысокую температуру отвердения, хорошую жидкотекучесть, нет склоненности к образованию раковин. Серый чугун хорошо реагирует на сжатие, но плохо противостоит растяжению/изгибу. Это происходит из-за углеродных вкраплений, которые приводят к низкой трещиностойкости.

Маркировка серого чугуна состоит из символов СЧ (серый чугун) и цифры, которая обозначает предельную прочность в кг/мм2: например, СЧ35. В наиболее распространенных чугунах содержание углерода ниже 3,7%.

Ковкий чугун

Для производства ковкого чугуна, белый чугун нагревают до необходимой температуры, выдерживают определенное время, и потом медленно охлаждают (процесс называется «отжигом»). Это способствует процессу распада Fe3C и выделению графита с образованием феррита.

При этом включения углерода по не имеют схожести с аналогичными в сером чугуне. Поэтому стойкость к разрыву и ударная вязкость из-за этих различий характерна ковкому чугуну.

Маркировка ковкого чугуна состоит из букв «КЧ» и добавления цифр, которые указывают на допустимую прочность на растяжение в МПа х 10-1 и максимальное относительное удлинение. Например: КЧ 37-12.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун это вид серого чугуна, в котором графитовые образования имеют шаровидную форму. Из-за такой округлости включений кристаллическая решетка становится не склонна к образованию трещин.

Высокопрочные чугуны имеют ценные первичные свойства чугунов (стойкость к сжатию, жидкотекучесть и т. д.), при этом имеют характерные для сталей предел текучести при растяжении, трещиностойкость и пластичность.

Маркируется аналогично ковкому, но с буквами «ВЧ».

Передельный чугун

Передельный чугун используется как сырье для выплавки стали. При этом он может даже не покидать предприятие, где его произвели.

Специальный чугун

К таким видам чугуна относят антифрикционный чугун и легированный чугун.

Выпуск этих марок имеет не большой объем, примерно до 2% от всего впускаемого чугуна. Такие виды чугуна могут иметь в составе большое количество легирующих элементов. Сфера использования имеет ограниченные цели и специфические условия.

Антифрикционный чугун может использоваться для изготовления деталей, подвергающихся трению. Основным компонентом для легирования является хром, также могут использоваться никель, титан, медь и другие металлы. Он имеет высокую твердость (до HB 300) и низкий коэффициент трения (до 0,8 при отсутствии смазки).

Базовыми материалами для производства антифрикционного чугуна являются серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Маркируется соответственно – АЧС, АЧК, АЧВ.

Достоинства и недостатки чугуна

Характеристики чугуна обсуждаются по сравнению со сталью, хотя, например, низкокачественная углеродистая сталь – это по сути тот же чугун.

По некоторым показателям (плотность, магнитные свойства, химическая реакция) эти ферросплавы практически идентичны, но имеют большие отличия в сферах применения.

Преимущества чугуна:

Низкая стоимость. Углерод появляется как часть процесса выплавки из руды. Поэтому если снижать его содержание, это приведет к удорожанию сплава.
Превосходные литейные качества. Расплав чугуна имеет хорошую текучесть, низкую усадку при кристаллизации и относительно низкую температуру плавления.
Изделия из чугуна имеют хорошую прочность, твердую поверхность, износостойкость.
Чугун, который используется в машиностроении, хорошо поддается обработке резанием.
Долговечность. Даже при применении в сантехнических и канализационных деталях.
Простота утилизации.

Недостатки чугуна:

Хрупкость. Мало пригоден для обработки давлением, из-за содержания углерода.
Плохая свариваемость. Технология сварки чугуна довольно сложна, большой риск возникновения дефектов.
Массивность изделий. Сложно изготавливать тонкостенные конструкции, стенки которых могут не выдержать собственного веса.
Окисляемость. Легко ржавеет во влажной среде, поэтому детали, которые используются на открытом воздухе, необходимо защищать от коррозии специальными средствами.

Основные свойства и области применения ковкого чугуна

Основной особенностью микроструктуры ковкого чугуна (КЧ), определяющей его свойства, является наличие компактных включений графита, что придает чугуну высокую прочность и пластичность. Обезуглероженный КЧ является единственным конструкционным чугуном, который хорошо сваривается и может быть использован для получения сварнолитых конструкций. Детали можно соединять дуговой сваркой в среде защитного газа и стыковой сваркой с оплавлением. Ковкий чугун хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры. Отливки из ферритного КЧ можно подвергать холодной правке, а из перлитного – правке в горячем состоянии.

Применяемый в промышленности ковкий чугун получается в результате графитизирующего отжига белого чугуна. Матрица ковкого чугуна может быть как ферритной, так и перлитной. Основные преимущества ковкого чугуна заключаются в однородности его свойств по сечению, практическом отсутствии напряжений в отливках, высоких механических свойствах и очень хорошей обрабатываемости резанием.

Механические свойства ковкого чугуна регламентируются ГОСТ 1215-79 (табл.1.14). В основу маркировки и стандартизации ковкого чугуна положен принцип регламентирования допустимых значений механических свойств при растяжении _В и . Так же, как в сером и высокопрочном, в ковком чугуне твердость зависит главным образом от матрицы, а прочность и пластичность — от матрицы и графита.

В отличие от чугуна с шаровидным графитом, большое влияние оказывает не только форма, но и количество графита. В связи с этим максимальной прочности можно достичь при дисперсном перлите и малом количестве наиболее компактного графита, а наибольшей пластичности — при феррите и таком же графите.

Таблица 1.14 — Механические свойства ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79

Кроме свойств, обусловленных ГОСТом, в некоторых случаях представляют интерес и другие свойства, приведенные в табл.1.15-1.17.

Таблица 1.15 – Механические свойства ковкого чугуна при растяжении и сжатии (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)

Влияние химического состава на механические свойства ковкого чугуна проявляется в изменении структуры металла и степени легированности феррита и перлита.

Таблица 1.16 – Механические свойства ковкого чугуна при изгибе (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)

Таблица 1.17 – Механические свойства ковкого чугуна при кручении и срезе (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)

Углерод в ковком чугуне является главным элементом, изменение содержания которого непосредственно определяет механические свойства. Чем выше марка ковкого чугуна, тем ниже должно быть содержание углерода, так как при этом не только уменьшаются количество графита и его размеры, но и улучшается его форма.

Основные физические свойства ковкого чугуна различных типов приведены в табл.1.18.

Таблица 1.18 — Физические свойства ковкого чугуна

Влияние кремния на свойства ковкого чугуна в целом подобно рассмотренному выше его влиянию на свойства чугуна с шаровидным графитом. Повышение содержания кремния в допускаемых пределах увеличивает предел прочности и твердость и понижает коэффициент температурного расширения вследствие легирования феррита.

Марганец сверх количества, необходимого для связывания серы, оказывая тормозящее влияние на графитизацию и легируя феррит, снижает пластичность ковкого чугуна и повышает при этом прочность и твердость.

Сера, способствуя перлитизации структуры, повышает прочность и твердость ковкого чугуна. В КЧ сера, препятствуя ферритизации структуры, улучшает форму графита. Более совершенная форма графита при повышенном содержании серы делает перлитный ковкий чугун с отношением серы к марганцу в пределах 1,0-2,0 благоприятным конструкционным материалом.

Допустимое содержание фосфора в ковком чугуне обычно принимается до 0,12%. При повышении содержания фосфора в ковком чугуне механические свойства изменяются подобно механическим свойствам чугуна с шаровидным графитом. Понижение содержания фосфора вызывает смещение порога хрупкости ковкого чугуна в сторону отрицательных температур.

Действие большинства легирующих элементов на механические свойства ковкого чугуна в целом подобно рассмотренному ранее легированию серого чугуна. При этом следует, конечно же, иметь в виду, что технология производства ковкого чугуна предусматривает отжиг.

Отливки из ковкого чугуна широко используются во многих отраслях промышленности для широкого спектра номенклатуры деталей ответственного назначения: автомобилестроение, тракторное и сельскохозяйственной машиностроение, вагоностроение, судостроение, электропромышленность, станкостроение, санитарно-техническое и строительное оборудование, тяжелое машиностроение и пр. При этом масса отливок может быть от нескольких граммов до 250 кг, минимальная толщина стенок отливки 3 мм, максимальная для обезуглероженного чугуна 25 мм, для графитизированного 60 мм, а в отдельных случаях до 100 мм.
Можно с уверенностью утверждать, что, обладая механическими свойствами, близкими к литой стали и ЧШГ, высоким сопротивлением ударным нагрузкам при комнатной и низких температурах, износостойкостью, лучшей, чем ЧШГ, обрабатываемостью резанием и свариваемостью, КЧ сохранит в ближайшие годы свое применение, особенно для мелких отливок, сварных конструкций, несмотря на склонность к образованию трещин и энергоемкость получения готовых отливок.

Чугун: свойства, обработка и применение

Чугун — это сплав железа, содержащий 2–4 мас.% Углерода, 1–3 мас.% Кремния и меньшие количества второстепенных элементов [1]. Для сравнения, сталь имеет более низкое содержание углерода до 2 мас.% И более низкое содержание кремния.

Чугун также можно дополнительно оптимизировать путем легирования небольшими количествами марганца, молибдена, церия, никеля, меди, ванадия и титана перед разливкой.

В зависимости от содержания кремния в чугуне он классифицируется как белый чугун или серый чугун и может подвергаться дальнейшей обработке при определенных температурах для получения ковкого или ковкого чугуна.

Общие свойства чугуна

Чугун высоко ценится за его способность легко отливать сложные формы в расплавленном состоянии и за его низкую стоимость. Кроме того, его свойства можно легко изменить, регулируя состав и скорость охлаждения без значительных изменений в методах производства.

Его другие основные преимущества перед литой сталью включают простоту обработки, гашение вибрации, прочность на сжатие, износостойкость и коррозионную стойкость [2]. Коррозионная стойкость чугуна повышается за счет добавления второстепенных элементов, таких как кремний, никель, хром, молибден и медь [3].

Виды чугуна и их применение

Чугун можно разделить на серый чугун, белый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун, в зависимости от его состава.

Серый чугун

Серый чугун или серый чугун имеет темно-серый цвет излома из-за графитовой микроструктуры. Наличие чешуек графита связано с добавлением кремния, который стабилизирует углерод в виде графита, а не карбида железа. Серый чугун обычно имеет состав 2.5–4,0 мас.% Углерода и 1,0–3,0 мас.% Кремния [1].

Применение серого чугуна

Серый чугун — наиболее распространенная форма чугуна. Он используется в приложениях, где его высокая жесткость, обрабатываемость, гашение вибрации, высокая теплоемкость и высокая теплопроводность являются преимуществом, например, в блоках цилиндров двигателя внутреннего сгорания, маховиках, картерах коробки передач, коллекторах, роторах дисковых тормозов и посуде.

Обычно используемой классификацией серого чугуна является международный стандарт ASTM A48.В соответствии с этой системой серые чугуны классифицируются в соответствии с их пределом прочности на разрыв, например, серый чугун класса 20 имеет минимальную прочность на разрыв 20000 фунтов на квадратный дюйм (140 МПа).

Белый чугун

Белый чугун имеет белый цвет излома из-за присутствия карбида железа или цементита Fe3C. Наличие углерода в этой форме, в отличие от графита, является результатом более низкого содержания кремния по сравнению с серым чугуном. Белый чугун обычно содержит 1,8 мас.% — 3,6 мас.% Углерода, 0,5 мас.% — 1,9 мас.% Кремния и 1,0 мас.% — 2,0 мас.% Марганца.

Белый чугун чрезвычайно износостойкий, но хрупкий. Они обладают высокой твердостью благодаря своей микроструктуре, содержащей крупные частицы карбида железа, и их нелегко обрабатывать.

Применение белого чугуна

Белый чугун используется в износостойких деталях, хрупкость которых не вызывает особого беспокойства, таких как футеровка корпуса, шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемные штанги, экструзионные форсунки, смесители для цемента, трубопроводная арматура, фланцы, дробилки и рабочие колеса насосов.

Популярный сорт белого чугуна — белые чугуны с высоким содержанием хрома, ASTM A532. Он содержит никель и хром для применения с низким уровнем ударной абразивности [4].

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают путем термообработки белого чугуна с медленным отжигом. Это приводит к превращению углерода в форме карбида железа в белом чугуне в графит, а остальная матрица состоит из феррита или перлита [1]. Графит имеет сферическую или узловатую форму.

Ковкий чугун обладает хорошей пластичностью и пластичностью. Из-за более низкого содержания кремния по сравнению с другими чугунами он демонстрирует хорошую вязкость разрушения при низкой температуре.

Применение ковкого чугуна

Благодаря хорошему пределу прочности на растяжение и пластичности ковкий чугун используется для изготовления электрической арматуры и оборудования, ручных инструментов, трубопроводной арматуры, шайб, кронштейнов, сельскохозяйственного оборудования, оборудования для горнодобывающей промышленности и деталей машин.

Распространенной классификацией ковкого чугуна является ASTM A47.

Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом, характеризуется наличием графита в форме сферических утолщений, как и в ковком чугуне. В отличие от ковкого чугуна, ковкий чугун образуется не путем термообработки белого чугуна, а благодаря определенному химическому составу.

Ковкий чугун содержит 3,2–3,6 мас.% Углерода, 2,2–2,8 мас.% Кремния и 0,1–0,2 мас.% Марганца, а также меньшие количества магния, фосфора, серы и медь.Присутствие марганца определяет сферическую форму включений графита [4].

Применение высокопрочного чугуна

Благодаря своей микроструктуре этот материал более пластичен, чем серый или белый чугун. По этой причине он используется в качестве трубы из высокопрочного чугуна для водоснабжения и канализации. Он также может выдерживать термоциклирование и поэтому используется в зубчатых колесах и компонентах подвески транспортных средств, тормозах и клапанах, насосах и гидравлических частях, а также корпусах ветряных турбин.

Ковкий чугун обычно классифицируется как ASTM A536.

Производство и обработка

Для производства чугуна железо должно быть извлечено из железной руды. Руда выплавляется в доменной печи, где она разделяется на чугун и шлак. Печь нагревается примерно до 1800 градусов Цельсия в атмосфере кислорода, и образующийся шлак поднимается вверх и может быть удален.

Расплавленный чугун, представленный ниже, содержит от 3 до 5 мас.% Углерода. Затем он комбинируется с железом, сталью, коксом и известняком.

После селективного удаления примесей из этого железа содержание углерода снижается. На этом этапе может быть добавлен кремний для преобразования содержания углерода в графит или цементит. Затем железо отливают в различные формы.

[1] Р. Эллиотт, Технология чугуна. Баттервортс, 1988, стр. 1

[2] «Чугун против литой стали», Reliance Foundry, май. 17, 2017. [Онлайн]. [Доступ: 8 октября 2018 г.].

[3] С. К. Сарна, «Коррозия чугунов», ispatguru.com, июн.28, 2016. [Online]. [Доступ: 8 октября 2018 г.].

[4] С. К. Сарна, «Применение чугуна, чугунных отливок, сделанных в Китае», Reliance Foundry. [В сети]. [Доступ: 9 октября 2018 г.].

Белый чугун — типы, микроструктура и области применения

Наиболее распространенные стойкие к истиранию черные металлы с содержанием углерода более 2 мас.% В форме цементита называются белым чугуном . Белая ограненная трещина из-за присутствия цементита — одна из основных характеристик белого чугуна. В промышленности используется много чугунов, каждый из которых имеет определенные характеристики и области применения. Следуйте Типам чугуна для понимания.

Микроструктура белого чугуна e Development

Для общего развития микроструктуры в высокоуглеродистом железосодержащем материале и для понимания эффекта равновесного охлаждения и быстрого охлаждения проследите за Развитие микроструктуры в железе . Охлаждение или направленное отверждение оказывает огромное влияние на микроструктуру белого чугуна.Если быстрое охлаждение допускается только на поверхности, то получается чугун с серой структурой (чешуйки графита) в центральной области. Чтобы понять важность затвердевания, просмотрите типы чугуна . Прочитав статью Типы чугуна , вы получите представление о том, насколько простым процессом затвердевания можно создать различные типы чугуна, которые можно использовать для различных приложений.

Здесь мы собираемся подробно обсудить микроструктуру белого чугуна…

Один важный термин, который будет вызывать наибольшую озабоченность, — это Углеродный эквивалент (CE) .В основном, наряду с углеродом, кремний увеличивает процесс графитизации и увеличивает вероятность зарождения графита. Вот почему кремний также рассматривается вместе с углеродом для определения окончательного типа чугуна. Следующая формула CE используется для развития микроструктуры;

Углеродный эквивалент в чугуне

Фазовая диаграмма затвердевания приведена ниже;

Диаграмма фазы развития микроструктуры белого чугуна

Сначала рассмотрим линию S1 ,
и пройти линию солидуса.Ниже линии солидуса начинаются дендриты аустенита.
возникающий в расплавленной ванне железа и углерода. Вокруг этих дендритов область
ванны расплава обогащена углеродом. Из-за высокой концентрации углерода и
различные оксидные фазы, углерод осаждается в виде хлопьев, а не
цементит, который образуется в результате эвтектической реакции. Это зарождение графита
Количество хлопьев увеличивается при понижении температуры, в результате чего образуется серый чугун. К
снизить активность углерода и предотвратить зародышеобразование графитовых чешуек после нескольких
шаги обычно предпринимаются;

Увеличение соотношения Mn, Cr и Mo / Si: Увеличение количества легирующих элементов предотвращает активность углерода в жидкой ванне, а также ограничивает осаждение хлопьев.Это способствует образованию карбида.
Быстрое охлаждение: Это приводит к переохлаждению жидкой ванны. При быстром охлаждении температура резко падает и активность углерода снижается. Углерод не успевает образоваться из ванны расплава. Итак, после перехода от линии эвтектики ледибурит (эвтектическая смесь аустенита и цементита) образуется непосредственно из жидкой ванны железа и углерода.
Давление: Повышение давления всегда сопровождается зарождением углеродных чешуек.Применение контроля давления может вызвать эффект охлаждения толстых отливок для предотвращения образования серого чугуна.

Структура белого чугуна

Окончательная микроструктура белого чугуна выглядит следующим образом;

Микроструктура перлитного белого чугуна

Эта микроструктура изображает перлитную матрицу с непрерывной толстой цементитной матрицей, образовавшейся в результате эвтектической реакции. Наличие толстой сетки является основной причиной хрупкости соответствующей микроструктуры.

Типы белого чугуна

Теперь мы упомянули здесь, что существуют различные механизмы, которые могут производить микроструктуру белого чугуна , такую как легирование, сверхбыстрое охлаждение и давление. Эти процессы литья оказывают определенное влияние на микроструктуру белого чугуна.

По этим причинам белый чугун делится на две группы;

Низколегированный чугун: Чугун с содержанием сплава менее 4%
Высоколегированный чугун: Чугун с содержанием сплава более 4%

Низколегированный чугун

Это также называется перлитный белый чугун .Мы упоминали ранее, что при относительно более быстром охлаждении можно предотвратить зарождение углеродных чешуек.

Микроструктура перлитного белого чугуна показана выше.

Перлитная структура также возможна при высокой концентрации сплава. В зависимости от процесса затвердевания и состава, микротвердость и микроструктура перлитного белого чугуна могут изменяться.

Твердость, достигаемая в обычной песчаной форме и низколегированном чугуне, составляет 350 HV.HV — это испытание на микротвердость по Виккеру, подробные сведения об испытании на микротвердость и способ считывания числа твердости можно найти в Испытание на твердость по Виккеру . Если вместо песка использовать металлическую форму, эффект охлаждения увеличивается, и перлитные полосы выглядят более тонкими, повышая твердость до 500 HV.

Перлитный белый чугун используется в элеваторах Bucker, как показано на рисунке ниже. Он также используется в сельском хозяйстве из-за низкой стоимости и высокой твердости.

Чугун в кокиле

Литье в кокиль получают путем вставки металлической пластины внутрь песчаной формы для отвода тепла от композиции, содержащей большое количество кремния, чтобы вызвать графитизацию остальной части железа.В результате получается белая оболочка и серый сердечник, обладающие высокой твердостью и ударной вязкостью.

Наиболее распространенное применение Chill casting — молоток, используемый при дроблении угля и цемента. Этот молот используется в дробильных и фрезерных установках с молотком, состоящим из белого чугуна, конструкция которого состоит из серого чугуна.

Высоколегированный чугун

Высоколегированный чугун — это термин, обычно используемый для белого чугуна с содержанием сплава более 4%.Литье из таких черных металлов выполняется для материалов с высокой стойкостью к истиранию, таких как детали, необходимые в станках для резки и шлифования.

Микроструктура высоколегированного чугуна — влияние легирующих элементов

Микроструктура высоколегированного чугуна

Игольчатая матрица изображает мартенсит . Область рядом с игольчатым мартенситом — остаточный аустенит. Сплошная сеть, показывающая матрицу выше, состоит из карбидов металлов. Эти карбиды могут быть из хрома, ванадия или железа.

Содержание сплава имеет различные
целей. Просто для понимания, хром добавлен для защиты от коррозии и
вторичные карбиды, повышающие твердость. Металлическую матрицу можно регулировать
от мягкого к твердому для оптимизации микроструктуры между твердым и жестким литьем
железо.

Подробная информация о влиянии легирующих элементов приведена ниже;

Углерод: С
увеличение процентного содержания углерода, процент образования карбида
увеличивается, в результате придавая большую твердость.

Никель: Никель способствует мартенситному и бейнитному превращению в матрице белого железа. Белый чугун с перлитной матрицей кажется мягким с лучшей ударной вязкостью и характеристиками поглощения ударов. С добавлением никеля поле графита увеличивается, что приводит к подавлению перлитного образования, что дает высокий процент мартенсита. Если количество никеля велико, образуется больше остаточного аустенита, что приводит к снижению твердости. Оптимальное содержание никеля необходимо для оптимальной стойкости к истиранию и твердости белого чугуна.

Хром: сплав
чугун, где высокая стойкость к истиранию и износу важны, особенно в
в таких областях применения, как дробление и измельчение, хром является важным легирующим веществом
добавление. С добавлением никеля процесс графитации также ускоряется.
образование хлопьев с высоким содержанием углерода. Добавление хрома подавляет графитизацию
Процесс инициирован за счет добавления никеля и углерода. В основном он существует в
карбидные фазы, образующие больше карбидов и, как следствие, повышающие твердость.Отношение хрома к никелю обычно составляет 1: 2 или 1: 2,5.

Силикон: Силикон
является одним из очень важных литейных добавок, повышающих текучесть расплава.
а также удаляет поглощенный кислород из расплава. Он действует как окислитель и
удаляет весь поглощенный кислород, тем самым устраняя важные дефекты литья, но
также сильно графитизирован. С добавлением силикона шансы графита
увеличивается образование чешуек и, тем самым, снижается стойкость к истиранию белого цвета.
чугун. Таким образом, кремний следует добавлять до минимального уровня, чтобы кремний
выполнять свои обязанности по литью и не допускать, чтобы он был промоутером хлопьев.

Марганец: Марганец
Добавка улучшает раскисление, а также закаливаемость белого чугуна.
Улучшение прокаливаемости не наравне с никелем, но тем не менее, он обеспечивает
результат. Его следует добавлять до минимального уровня 0,5%.

Молибден: It
добавляется для общего улучшения мартенситного образования в центре отливки
вместе с никелем. Он существует в основном с карбидными фазами и помогает в упрочнении.
конструкция в центре отливки.

Медь: Прокаливаемость
также улучшается добавлением меди, но улучшение вдвое меньше, чем
Никель. Он также может сделать белое железо хрупким из-за образования игольчатых
осаждается после реакции с кислородом.

Эта добавка для легирования делит высоколегированный белый чугун на две группы;

Сера и фосфор: Они также снижают стойкость к истиранию, и их следует поддерживать на минимальном уровне.

Белый мартенситный никелевый чугун

ASTM A532-I — это класс мартенситного белого чугуна с никелевым покрытием.В низколегированном белом чугуне матрица выполнена из перлита. Перлит относительно мягкий и имеет низкую износостойкость. Для повышения износостойкости белого чугуна перлитная матрица сдвигается на мартенсит за счет введения в нее никеля и хрома. Никель добавляется в количестве 5-8 мас.%. Никель не участвует в карбидообразовании; он просто задерживает образование перлита и расширяет аустенитное поле и снижает вероятность образования перлита. Конечная микроструктура содержит карбидные фазы, внедренные в мартенситную и остаточную аустенитную матрицу.

Эти виды белого чугуна также называют никелево-твердыми.

Этот тип микроструктуры имеет твердость по Виккеру 550HV 30. При отпуске при температуре 275 ͦC остаточный аустенит распадается на более низкий бейнит, повышая твердость микроструктуры еще на 100HV30. При использовании металла вместо песчаной формы получается более мелкая мартенситная микроструктура с твердостью на 50HV30 по Виккеру выше, чем у обычных.

Никелевый твердый чугун имеет следующий состав;

свойства приведены ниже;

	C	Mn	Si	Mo	Cr	Ni
9003 мин.4			1,33		3,3
Макс.%	3,6	2	0,8	4	1,4	твердый 5

Коэффициент теплового расширения — 8.1

Плотность (г / см3)	7,6 — 7,8
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
8309
Температура плавления (F)	2300 F
Модуль упругости (ГПа)	169 — 183

Предел прочности при растяжении (МПа)	280 — 350
Твердость (HV)	450 — 550

Мартенситный хром Белый чугун

Применения
там, где требуется высокая стойкость к истиранию, например, мельницы, формы для кирпича,
пресс-формы и оборудование для дробеструйной обработки, а также горнодобывающее оборудование, использование высокохромистых материалов.
используется белый чугун.В этих приложениях высокая стойкость к истиранию.
и требуется небольшая прочность, чтобы противостоять ударной нагрузке. Белый с высоким содержанием хрома
чугун — лучшее сочетание стойкости к истиранию и прочности.

Хром
изменение содержания и термообработка могут использоваться для регулировки механического
свойств, поскольку существует компромисс между износостойкостью и вязкостью
чугун.

Стандарт ASTM A 532 имеет два установленных стандарта для состава и твердости. ASTM A 532 класс — II распространяется на хромомолибденовые чугуны.

Добавление хрома увеличивает концентрацию карбида, тем самым повышая твердость. У них самая высокая твердость среди всего белого чугуна.

Хромированный белый чугун;

	C	Mn	Si	Mo	Cr
Мин.
Макс.%	3.3	1,3	1	3,5	17

Молибден
добавление улучшает закаливаемость матрицы, тем самым улучшая сопротивление истиранию.
При более низком содержании хрома коррозионная стойкость чуть больше, чем ниже
упомянул хромовый сплав железа.

Свойства чугуна из хромистого сплава следующие;

Плотность (г / см3)	7,6 — 7,8
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
	Коэффициент теплового расширения 684 13
Температура плавления (F)	2300 F
Поперечная прочность (МПа)	938
Твердость литого (HV)	450 —
Твердость (шаг затвердевания) (HV)	600-650

Наибольшая
распространенные применения этого класса чугуна — фрезерные станки, дробь
дробеструйная дробь и шламовые насосы.Валковая дробилка также очень распространена.
применение в цементной промышленности.

ASTM Класс A — III стандарт представляет этот класс белого чугуна. Из-за очень высокого содержания хрома коррозионная стойкость этого типа белого чугуна очень высока. Благодаря высокому содержанию хрома возможна прочная матрица и очень устойчивый к истиранию белый чугун.

Белый чугун с высоким содержанием хрома имеет следующий состав;

	C	Mn	Si	Mo	Cr
Мин.%	2.5				23
Макс%	3,3	1	1,5	2,1	28

Свойства белого высокохромистого чугуна следующие:

900 Твердость (шаг затвердевания) (HV)

Плотность (г / см3)	7,6
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
Коэффициент теплового расширения	13309
Температура плавления (F)	2300 F
Поперечная прочность (МПа)	938
Твердость литого (HV)	450-550
600 — 650

Сравнение свойств белого чугуна и остального чугуна можно изучить в типах чугуна. Вы можете следить за Cast Iron в Википедии для получения подробной информации о режиме.

F.A.Q

Можно ли сваривать белый чугун?

Белый чугун содержит прочную непрерывную сеть трудно свариваемых карбидов. Сварка белого чугуна обычно не рекомендуется. В составе белого чугуна также присутствует мартенсит. Эта комбинация карбидов и различных фаз твердой матрицы склонна к тепловому растрескиванию. Сварка и немедленное охлаждение приводят к образованию трещин в чугуне, поэтому белый чугун для сварки не рекомендуется.
Ниже приведены общие методы ремонта, которые можно использовать для белого чугуна;
— Добавление сварочных вставок
— Добавление вставок спиралей Heli
— Болтовое соединение
— Эпоксидная смола

Почему белый чугун твердый и хрупкий?

Белый чугун чрезвычайно твердый и хрупкий. Ответ кроется в его микроструктуре. Микроструктура состоит из толстой непрерывной сетки карбидов, внедренных в перлитную или мартенситную матрицу. Эта карбидная сетка чрезвычайно тверда и сопротивляется любой пластической деформации.Это основная причина твердости и хрупкости белого чугуна. Когда трещина образуется внутри карбидной сетки, трещина течет немедленно, и другие микротрещины не образуются. Поэтому поверхность белого чугуна с трещинами кажется белой.

Как производится белый чугун?

Чугун чаще всего получают методом литья. Другие методы производства включают механическую обработку. Поскольку чугун чрезвычайно твердый и хрупкий, его нельзя формовать в твердой форме.Единственный возможный способ придать форму белому чугуну — это отлить материал определенной формы.

Белое железо оставляет пятна на раковине?

Так как белый чугун непористый благодаря литью. Полированная эмаль из белого железа делает поверхность чрезвычайно блестящей. Благодаря ровной поверхности и отсутствию пористости пятна можно легко удалить, поскольку они не задерживаются внутри материала. Поверхность хорошо очищается.

Области применения белого чугуна

Общие области применения:

Выкачивание земснаряда
Нефтяной песок Области применения
Детали горнодобывающей дробилки
Футеровка шаровой мельницы
Валковая дробилка
Футеровка дробилки
Решетки для дробеструйной обработки
Подъемные штанги

Белый чугун — Обзор перламутра

4.3.4 Износостойкие материалы чугуна

Из-за абразивной, коррозионной деформации очень часто используется белый чугун. Этот материал, также обозначенный как охлажденное литье или твердое литье, очень устойчив к износу. Исключительная особенность этого материала заключается в том, что содержание углерода химически связано в виде карбида. Поверхность излома белая или серебристая, в отличие от серого чугуна. Существуют различные виды твердого литья, в зависимости от нормы и степени легирования. В зависимости от структуры по нелегированным или низколегированным сортам возникают карбид хрома, карбид молибдена, карбид ниобия или карбид ванадия.Твердость карбидов достигает от 800 по Виккерсу (HV) для цементита, от 1 600 HV для карбида хрома до 2 800 HV для карбида ванадия (см. Таблицу 13).

Таблица 13. Значения твердости чугуна по Виккерсу (HV)

Карбид хрома

Материал	Твердость по Виккерсу [HV]
Цементит	800 HV
Карбид ванадия	2 800 HV
Чугун	210 HV

Твердое литье, в котором никель и хром в качестве легирующих компонентов содержатся пропорционально 2: 1, называется торговое название «Ni hard» (напр.грамм. Ni-жесткий 1 или Ni-жесткий 4). Качество можно варьировать, изменяя содержание углерода [38]. Хотя содержание хрома {хрома} частично очень высокое (> 20%), твердое литье не очень устойчиво к коррозии. Причина в том, что основная доля хрома связана с карбидами и другими легирующими элементами. , таких как никель или молибден, недостаточно высок. Тем не менее, коррозионная стойкость сильно зависит от химического состава перекачиваемой жидкости.

Такие материалы хорошо наносятся с сильно абразивными средами, такими как смеси песка и воды.Однако, поскольку затраты на легирование относительно высоки, это применение будет подходить в основном для очень специальных решений. Кроме того, для деталей, изготовленных из твердого литья, требуются специальные инструменты для литья.

Последующая обработка (обрезка, нарезание резьбы) отливок возможна только с помощью специальных инструментов.

Например, согласование мощности насоса путем изменения диаметра рабочего колеса путем подгонки затруднено.

Типы чугуна | Ресурсы для литья металлов

Посмотреть эту страницу на французском языке

Универсальный металл, чугун находит множество уникальных применений в коммерческом и промышленном мире

Чугун обладает отличной литейной способностью благодаря сочетанию высокого содержания углерода и кремния.

Появление железа в повседневной жизни началось примерно с 1200 г. до н.э., и оно охватывает широкий спектр применений — от сельскохозяйственных орудий до оружия войны. Кузнецы стали важной профессией, работая с железом, чтобы изменить его свойства и превратить материал в инструменты. В каждой деревне и городе была кузница, где производились серпы, лемехи, гвозди, мечи, подсвечники и многое другое.

Открытие ценности железа привело к тому, что стало известно как железный век из-за преобладания этого материала в социальных и военных приложениях.За этим последовала еще одна веха для металлов — промышленная революция изменила способ производства металлов и их переработки в продукты, в том числе железо.

Виды железа

Производится два основных типа чугуна: кованое и чугунное. Среди них чугун включает в себя собственное семейство металлов.

Кованое железо

Первым типом железа, произведенным и обработанным кузнецами, было кованое железо. Это практически чистое элементарное железо (Fe), которое нагревают в печи перед обработкой (обработкой) молотками на наковальне.Ударное железо удаляет большую часть шлака из материала и сваривает частицы железа вместе.

Во время промышленной революции и связанного с ней ускорения строительства было обнаружено новое применение кованого железа. Его высокая прочность на растяжение (устойчивость к разрыву при растяжении) сделала его идеальным для использования в балках в крупных строительных проектах, таких как мосты и высотные здания. Однако от использования кованого железа для этой цели в значительной степени отказались в начале 20-го века, когда были разработаны стальные изделия с превосходными характеристиками по сравнению с железом для строительных приложений.

Кованое железо прославилось декоративными элементами. В церквях 15-го и 16-го веков есть прекрасные изделия из кованого железа, изготовленные искусными мастерами. В современном мире перила, двери и скамейки по-прежнему изготавливаются из кованого железа на заказ.

Чугун

Чугун получают путем выплавки железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%. После плавки металл разливают в форму. Основное различие в производстве кованого и чугунного железа заключается в том, что чугун не обрабатывается молотками и инструментами.Есть также различия в составе — чугун содержит 2–4% углерода и других сплавов и 1–3% кремния, что улучшает литейные характеристики расплавленного металла. Также могут присутствовать небольшие количества марганца и некоторых примесей, таких как сера и фосфор. Различия между кованым и чугунным чугуном также можно найти в деталях химической структуры и физических свойств.

Хотя и сталь, и чугун содержат следы углерода и выглядят одинаково, между двумя металлами есть существенные различия.Сталь содержит менее 2% углерода, что позволяет конечному продукту затвердеть в виде единой микрокристаллической структуры. Более высокое содержание углерода в чугуне означает, что он затвердевает как гетерогенный сплав и, следовательно, имеет более одной микрокристаллической структуры, присутствующей в материале.

Комбинация высокого содержания углерода и кремния придает чугуну отличную литейную способность. Различные типы чугунов производятся с использованием различных методов термообработки и обработки, включая серый чугун, белый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун и чугун с компактным графитом.

Детали конструкции из чугуна изготавливаются путем плавки металла и заливки его в форму.

Серый чугун

Серый чугун характеризуется чешуйчатой формой молекул графита в металле. Когда металл раскалывается, излом происходит вдоль чешуек графита, что придает ему серый цвет на поверхности изломанного металла. Название «серый чугун» происходит от этой характеристики.

Можно контролировать размер и матричную структуру чешуек графита во время производства, регулируя скорость охлаждения и состав.Серый чугун не такой пластичный, как другие формы чугуна, и его предел прочности на разрыв также ниже. Однако это лучший проводник тепла и более высокий уровень гашения вибрации. Его демпфирующая способность в 20-25 раз выше, чем у стали, и превосходит все другие чугуны. Серый чугун также легче обрабатывать, чем другие чугуны, а его свойства износостойкости делают его одним из самых объемных продуктов из чугуна.

Наши изделия hardscape изготовлены из серого чугуна. Демпфирование вибрации и износостойкость — свойства, которые делают этот материал подходящим для многих уличных применений.Необработанный серый чугун также образует патину, которая защищает его от разрушительной коррозии даже на открытом воздухе.

Белый утюг

При правильном содержании углерода и высокой скорости охлаждения атомы углерода соединяются с железом с образованием карбида железа. Это означает, что в затвердевшем материале практически отсутствуют свободные молекулы графита. Когда белое железо разрезают, изломанная поверхность кажется белой из-за отсутствия графита. Микрокристаллическая структура цементита твердая и хрупкая, с высокой прочностью на сжатие и хорошей износостойкостью.В некоторых специализированных приложениях желательно иметь белое железо на поверхности продукта. Этого можно достичь, используя хороший проводник тепла для изготовления части формы. Это будет быстро выводить тепло из расплавленного металла из этой конкретной области, в то время как остальная часть отливки охлаждается медленнее.

Одна из самых популярных марок белого чугуна — Ni-Hard Iron. Добавление хрома и никелевых сплавов придает этому продукту превосходные свойства для применения с низким уровнем ударов и истирания при скольжении.

Белый чугун и низкотвердый чугун подпадают под классификацию сплавов, называемую ASTM A532; «Стандартные технические условия на износостойкие чугуны».

Ковкий чугун

Белый чугун можно переработать в ковкий чугун путем термической обработки. Расширенная программа нагрева и охлаждения приводит к разрушению молекул карбида железа с высвобождением свободных молекул графита в железо. При различной скорости охлаждения и добавлении сплавов получается ковкий чугун с микрокристаллической структурой.

Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом)

Ковкий чугун, или чугун с шаровидным графитом, приобретает свои особые свойства за счет добавления в сплав магния. Присутствие магния приводит к тому, что графит имеет сфероидальную форму, в отличие от хлопьев серого чугуна. Контроль состава очень важен в производственном процессе. Небольшие количества примесей, таких как сера и кислород, вступают в реакцию с магнием, влияя на форму молекул графита. Различные марки ковкого чугуна получают путем манипулирования микрокристаллической структурой вокруг графитового сфероида.Это достигается за счет процесса литья или термообработки на последующем этапе обработки.

Поскольку высокопрочный чугун деформируется при ударе, а не раскалывается на осколки, мы используем этот материал для изготовления наших чугунных боллардов. Ударный профиль из ковкого чугуна делает его хорошим чугуном для блокираторов при движении транспортных средств.

Чугун с компактным графитом

Чугун с компактным графитом имеет структуру графита и связанные с ним свойства, которые представляют собой смесь серого и белого железа.Микрокристаллическая структура образуется вокруг тупых чешуек графита, которые соединены между собой. Сплав, такой как титан, используется для подавления образования сфероидального графита. Чугун с компактным графитом имеет более высокий предел прочности на разрыв и улучшенную пластичность по сравнению с серым чугуном. Микрокристаллическую структуру и свойства можно регулировать путем термообработки или добавления других сплавов.

Обзор составов чугуна

Таблица, разработанная Руководством инженера, показывает различные диапазоны составов для различных типов чугуна:

Диапазон составов для типичных нелегированных чугунов
Значения в процентах (%)
Тип чугуна
Углерод
Кремний
Марганец
Сера
Фосфор

Серый

2.5 — 4,0

1,0 — 3,0

0,2 - 1,0

0,02 — 0,25

0,02 — 1,0

Дуктильный

3,0 — 4,0

1,8 — 2,8

0,1 — 1,0

0,01 — 0,03

0,01 — 0,1

Графит уплотненный

2,5 — 4,0

1,0 — 3,0

0,2 - 1,0

0,01 — 0,03

0,01 — 0,1

Ковкий (белый литой)

2.0–2,9

0,9 — 1,9

0,15 — 1,2

0,02 — 0,2

Белый

1,8 — 3,6

0,5 — 1,9

0,25 — 0,8

0,06 — 0,2

Механические свойства чугуна

Механические свойства материала показывают, как он реагирует на определенные нагрузки, что помогает определить его пригодность для различных применений. Спецификации устанавливаются такими организациями, как Американское общество испытаний и материалов (ASTM), чтобы пользователи могли приобретать материалы с уверенностью, что они соответствуют требованиям для своего приложения.Наиболее часто используемая спецификация серого чугуна — ASTM A48.

Для того, чтобы квалифицировать литые изделия в соответствии с их спецификациями, стандартной практикой является отливка испытательного стержня вместе с инженерными отливками. Затем испытания ASTM применяются к этому испытательному стержню, и результаты используются для оценки всей партии отливок.

Технические характеристики также важны при сварке вместе чугунных деталей. Сварной шов должен соответствовать или превосходить механические свойства свариваемого материала — в противном случае могут возникнуть трещины и разрушения.

При сварке очень важно, чтобы сварной шов соответствовал или превосходил механические свойства материала, чтобы предотвратить трещины и разрушения.

Некоторые общие механические свойства чугуна включают:

Твердость — устойчивость материала к истиранию и вдавливанию
Прочность — способность материала поглощать энергию
Пластичность — способность материала деформироваться без разрушения
Эластичность — способность материала возвращаться к своим первоначальным размерам после деформации
Ковкость — способность материала деформироваться при сжатии без разрыва
Прочность на разрыв — наибольшее продольное напряжение, которое материал может выдержать без разрыва
Усталостная прочность — максимальное напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного количества циклов без разрушения

В этой таблице приведены некоторые ключевые механические свойства различных марок чугуна.Для получения дополнительной информации см. «Железные сплавы», отличный справочный документ Американского литейного общества.

Твердость по Бринеллю
Предел прочности при растяжении
Модуль упругости
% Относительное удлинение (в 50 мм)

Класс серого чугуна 25

187

29,9 тысяч фунтов / кв. Дюйм

16,1 Msi

–

Класс серого чугуна 40

235

41.9 тысяч фунтов / кв. Дюйм

18,2 Msi

–

Высокопрочный чугун марки 60-40-18

130–170

60 тысяч фунтов / кв. Дюйм

24.5 MSI

–

Высокопрочный чугун марки 129-90-02

240–300

120 тысяч фунтов / кв. Дюйм

25,5 Msi

–

Класс CGI 250

179 макс.

36,2 тыс. Фунтов / кв. Дюйм мин.

Класс CGI 450

207–269

65,2 тыс. Фунтов / кв. Дюйм мин.

Общие области применения чугуна

Благодаря различным свойствам чугуна разных типов каждый из них подходит для конкретных применений.

Применение серого чугуна

Одной из ключевых характеристик серого чугуна является его способность противостоять износу даже при ограниченном подаче смазки (например, верхние стенки цилиндров в блоках цилиндров). Серый чугун используется для изготовления блоков цилиндров и головок цилиндров, коллекторов, газовых горелок, заготовок редукторов, кожухов и корпусов.

Аппликации для белого железа

Процесс охлаждения, используемый для изготовления белого чугуна, приводит к получению хрупкого материала, очень устойчивого к износу и истиранию.По этой причине он используется для изготовления футеровки мельниц, сопел для дробеструйной обработки, железнодорожных тормозных колодок, корпусов шламовых насосов, валков прокатных станов и дробилок.

Твердый никель

специально используется для изготовления лопастей миксера, шнеков и штампов, футеровки для шаровых мельниц, желобов для угля и направляющих для волочения проволоки.

Устойчивый к истиранию белый чугун используется для производства различных деталей машин, например, корпусов шламовых насосов.

Применение высокопрочного чугуна

Сам ковкий чугун можно разделить на различные марки, каждая со своими характеристиками и наиболее подходящими областями применения.Его легко обрабатывать, он обладает хорошей усталостью и пределом текучести, но при этом устойчив к износу. Однако его самая известная особенность — пластичность. Ковкий чугун можно использовать для изготовления поворотных кулаков, лемехов плуга, коленчатых валов, зубчатых передач для тяжелых условий эксплуатации, компонентов подвески автомобилей и грузовиков, гидравлических компонентов и дверных петель автомобилей.

Применение ковкого чугуна

Различные марки ковкого чугуна соответствуют разным микрокристаллическим структурам. Особенными качествами, которые делают ковкий чугун привлекательным, являются его способность удерживать и накапливать смазочные материалы, неабразивные частицы износа и пористая поверхность, которая улавливает другие абразивные частицы.Ковкий чугун используется для изготовления опорных поверхностей, работающих в тяжелых условиях, цепей, звездочек, шатунов, компонентов трансмиссии и осей, железнодорожного подвижного состава, сельскохозяйственной и строительной техники.

Ковкий чугун используется для тяжелых опорных поверхностей, таких как детали трансмиссии и оси.

Применение чугуна с компактным графитом

Чугун с компактным графитом начинает получать известность в коммерческих приложениях. Сочетание свойств серого и белого чугуна создает продукт с высокой прочностью и высокой теплопроводностью, подходящий для блоков и рам дизельных двигателей, гильз цилиндров, тормозных дисков для поездов, выпускных коллекторов и пластин шестерен в насосах высокого давления.

Обработка и чистовая обработка

Свойства твердости чугуна требуют тщательного выбора материалов для станков. Карбиды с покрытием эффективны при промышленной обработке, но новые материалы постоянно разрабатываются по мере совершенствования технологий.

Обработка поверхности изделий из чугуна сильно различается в зависимости от области применения. Несколько распространенных приложений:

Гальваника
горячее погружение
Термическое напыление
Диффузионное покрытие
Преобразовательное покрытие
Эмаль для фарфора
Жидкое органическое покрытие
Органическое покрытие сухое порошковое

Чугун и будущее

С самого начала, более 3000 лет назад, железо оставалось неотъемлемой частью человеческого общества.Производство чугуна прошло долгий путь от вековой обработки железа кузнецами до изобретения чугуна в индустриальную эпоху.

С тех пор кованое железо в значительной степени устарело, за исключением декоративных целей. Напротив, чугун все еще совершенствуется с точки зрения состава, микроструктуры и механических свойств, продолжая оставлять свой след в современном мире.

Для получения дополнительной информации о металлических отливках или запроса ценового предложения по индивидуальному проекту из металла, пожалуйста, свяжитесь с нами.

различных типов чугуна

При растрескивании белого чугуна повсюду видны белые трещины из-за присутствия карбидных примесей. Белый чугун твердый, но хрупкий. Он имеет более низкое содержание кремния и низкую температуру плавления. Углерод, присутствующий в белом чугуне, осаждается и образует крупные частицы, повышающие твердость чугуна. Он устойчив к абразивному воздействию, а также экономичен, что делает их полезными в различных областях, таких как подъемные штанги и футеровки в мельницах, изнашиваемые поверхности насосов, шары и кольца угольных измельчителей и т. Д.

Grey — самый универсальный и широко используемый чугун. Присутствие углерода приводит к образованию чешуек графита, которые не пропускают трещины при разрыве материала. Вместо этого по мере разрушения материала графит вызывает многочисленные новые трещины. Расколотый чугун сероватого цвета, что также дало ему название. Благодаря хлопьям графита серый чугун имеет низкую ударопрочность. Также им не хватает эластичности и низкой прочности на разрыв.

Однако графитовые подделки придают чугуну превосходную обрабатываемость, демпфирующие свойства, а также хорошие смазывающие свойства, что делает их полезными во многих промышленных применениях.Графитовая микроструктура чугуна имеет матрицу, состоящую из феррита, перлита или их комбинации. Расплавленный серый чугун обладает большей текучестью, и они хорошо расширяются во время затвердевания или замерзания чугуна. Это сделало их полезными в таких отраслях, как сельское хозяйство, автомобилестроение, текстильные фабрики и т. Д.

Ковкий чугун — это белый чугун, который подвергается термообработке для преобразования карбида в графит. Полученный чугун имеет свойства, которые отличаются как от серого, так и от белого чугуна.В случае ковкого чугуна структура графита формируется в виде сфероидальных частиц неправильной формы, а не чешуек, которые обычно присутствуют в сером чугуне. Благодаря этому ковкий чугун ведет себя как низкоуглеродистая сталь. Имеется значительная усадка, которая приводит к снижению производства чугуна, а также к увеличению затрат. Ковкий чугун легко отличить по тупым границам.

Ковкий чугун — это еще один тип ферросплавов, который используется в качестве конструкционного материала во многих областях.Для производства ковкого чугуна в расплавленный чугун добавляется небольшое количество магния, который изменяет образующуюся структуру графита. Магний вступает в реакцию с кислородом и серой в расплавленном чугуне, что приводит к образованию графита в форме узелков, который получил название чугун с шаровидным графитом. Как и ковкий чугун, ковкий чугун гибок и демонстрирует линейную зависимость напряжения от деформации. Его можно отливать разных размеров и различной толщины.

4 типа чугуна

Чугун, состоящий из железа с более чем 2% углерода, является универсальным металлом, который используется в широком диапазоне потребительских и коммерческих применений.Он существует примерно с V века до нашей эры, когда чугун использовался для изготовления оружия, а также сельскохозяйственных продуктов. С тех пор этот металл становится все более распространенным. Хотя весь чугун имеет содержание углерода более 2%, существует несколько различных типов чугуна, каждый из которых уникален.

# 1) Серый чугун

Самый распространенный тип серого чугуна — графитовая микроструктура, состоящая из множества мелких трещин. Его называют «серым чугуном», потому что наличие этих мелких трещин создает впечатление серого цвета.При производстве серого чугуна трещины открываются, обнажая серый графит под поверхностью. Серый чугун не так прочен, как сталь, и не способен выдерживать такие же удары, как сталь. С учетом сказанного, серый чугун обладает такой же прочностью на сжатие, что и сталь. В результате он стал популярным выбором металла для применений, связанных с прочностью на сжатие.

# 2) Белый чугун

Хотя белый чугун не так распространен, как серый чугун, стоит упомянуть еще один его тип.Он получил свое название от своего не совсем белого цвета, который является результатом соединений железа, известных как цементит. Как и серый чугун, белый чугун имеет множество мелких трещин. Разница в том, что белый чугун содержит цементит под поверхностью, тогда как серый чугун имеет графит под поверхностью. Графит придает вид серого цвета, а цементит — белого цвета. Белый чугун твердый и обладает отличной устойчивостью к истиранию.

# 3) Ковкий чугун

Также известный как чугун с шаровидным графитом, ковкий чугун представляет собой тип мягкого ковкого сплава чугуна с высоким содержанием углерода. Обычно он состоит из следовых количеств других соединений, включая магний и церий. При добавлении эти следовые количества соединений замедляют скорость роста графита, тем самым сохраняя металл мягким и пластичным. Ковкий чугун был изобретен в начале-середине 1940-х годов.

# 4) Ковкий чугун

Наконец, ковкий чугун, который легко «обрабатывается».«Обычно он создается с использованием процессов термообработки белого чугуна. Белый чугун нагревается до двух дней, после чего охлаждается. После завершения ковкий чугун можно гнуть и манипулировать им для получения уникальных форм и размеров.

Нет тегов для этого сообщения.

Что такое белый чугун — Белый чугун — определение

На рисунке представлена фазовая диаграмма железо – карбид железа (Fe – Fe3C). Процент присутствующего углерода и температура определяют фазу железоуглеродистого сплава и, следовательно, его физические характеристики и механические свойства.Процент углерода определяет тип сплава черных металлов: чугун, сталь или чугун. Источник: wikipedia.org Läpple, Volker — Wärmebehandlung des Stahls Grundlagen. Лицензия: CC BY-SA 4.0

В материаловедении чугуны представляют собой класс черных сплавов с содержанием углерода более 2,14 мас.% . Обычно чугуны содержат от 2,14 до 4,0 мас.% Углерода и от 0,5 до 3 мас.% кремния . Сплавы железа с более низким содержанием углерода известны как сталь.Разница в том, что чугуны могут использовать преимущества эвтектического затвердевания в бинарной системе железо-углерод. Термин эвтектика в переводе с греческого означает « легко или хорошо плавится », а точка эвтектики представляет собой состав на фазовой диаграмме, при котором достигается самая низкая температура плавления . Для системы железо-углерод эвтектическая точка встречается при составе 4,26 мас.% C и температуре 1148 ° C .

См. Также: Типы чугунов

Белый чугун — Белый чугун

Как уже писалось, чугуны — один из самых сложных сплавов, используемых в промышленности.Из-за более высокого содержания углерода в структуре чугуна, в отличие от стали, присутствует фаза, богатая углеродом. В зависимости от состава, скорости охлаждения и обработки расплава богатая углеродом фаза может затвердеть с образованием либо стабильной (аустенит-графит), либо метастабильной (аустенит-Fe ₃ C) эвтектики.

При более низком содержании кремния (содержащем менее 1,0 мас.% Si — графитизирующего агента) и более высокой скорости охлаждения углерод в чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы , Fe ₃ C , а не графита. .Продукт этого затвердевания известен как белый чугун (также известный как закаленный чугун). Белый чугун — это твердый , хрупкий и необрабатываемый , в то время как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет вид белого цвета , поэтому его называют белым чугуном. Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы расплав полностью застыл в виде белого чугуна.Однако быстрое охлаждение можно использовать для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя сердцевину из серого чугуна. Этот тип отливки, иногда называемый «охлажденной отливкой », имеет более твердую внешнюю поверхность и более жесткий внутренний стержень.

Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструктивных элементах, но, обладая хорошей твердостью и устойчивостью к истиранию, а также относительно невысокой стоимостью, он находит применение в тех областях, где желательна износостойкость, например, на зубьях экскаваторов, крыльчатках и спиралях. шламовых насосов, гильз и подъемных стержней в шаровых мельницах.

Например, мартенситный белый чугун Ni-Cr-HC (никель-хром-высокоуглеродистый сплав), ASTM A532, класс 1, тип A, представляет собой мартенситный белый чугун, в котором никель является основным легирующим элементом, поскольку на уровне 3 до 5%, он эффективен в подавлении превращения аустенитной матрицы в перлит, обеспечивая, таким образом, развитие твердой мартенситной структуры при охлаждении в форме. Этот материал также может называться Ni-Hard 1. Ni-Hard 1 — это износостойкий материал, используемый в приложениях, где удар также является проблемой в качестве механизма износа.

Свойства белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Свойства материала — это интенсивные свойства , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент. В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении.Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Механические свойства белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

В механике материалов сила материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности на разрыв мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 350 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение.Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца.Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости мартенситного белого чугуна Юнга (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 175 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение.С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит. Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга .Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Твердость по Бринеллю серого чугуна, мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет приблизительно 600 МПа.

В материаловедении твердость — это способность противостоять поверхностному вдавливанию ( локализованная пластическая деформация ) и царапинам . Твердость , вероятно, является наиболее плохо определенным свойством материала, потому что он может указывать на устойчивость к царапинам, сопротивление истиранию, сопротивление вдавливанию или даже сопротивление формованию или локализованной пластической деформации.Твердость важна с инженерной точки зрения, поскольку сопротивление износу в результате трения или эрозии паром, маслом и водой обычно увеличивается с увеличением твердости.

Испытание на твердость по Бринеллю — это одно из испытаний на твердость при вдавливании, которое было разработано для испытания на твердость. В испытаниях по Бринеллю твердый сферический индентор под определенной нагрузкой вдавливается в поверхность испытываемого металла. В типичном испытании в качестве индентора используется шарик из закаленной стали диаметром 10 мм (0,39 дюйма) с усилием 3000 кгс (29.42 кН; 6,614 фунт-силы) сила. Нагрузка поддерживается постоянной в течение определенного времени (от 10 до 30 с). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком.

Испытание обеспечивает численные результаты для количественной оценки твердости материала, которая выражается числом твердости по Бринеллю — HB . Число твердости по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1: 2005) как HBW (H от твердости, B от твердости по Бринеллю и W от материала индентора, вольфрама ( вольфрам) карбид).В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, выполненных со стальными инденторами.

Число твердости по Бринеллю (HB) — это нагрузка, деленная на площадь поверхности вдавливания. Диаметр слепка измеряется с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю рассчитывается по формуле:

Существует множество широко используемых методов испытаний (например, по Бринеллю, Кнупу, Виккерсу и Роквеллу). Существуют таблицы, которые коррелируют значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима.Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

Тепловые свойства белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла. Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разных материалов по-разному реагируют на на приложение тепла .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Температура плавления белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Температура плавления мартенситной стали из белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет около 1260 ° C.

В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой в жидкую фазу. Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение.Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность белого чугуна — Ni-Cr-HC мартенситный белый чугун

Теплопроводность мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 15-30 Вт / (м · К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеренным в Вт / м · K .