Характеристики, свойства, виды и применение чугуна

Основные плюсы и минусы

Что касается плюсов данного материала, то можно выделить следующие свойства и качества:

• За счет того, что чугун может находиться в двух состояниях, есть две разновидность данного материала: белый и серый;
• Высокий уровень прочности. По уровню данного свойства, чугун можно сравнить со сталью;
• Материал отлично сохраняет тепло. Именно за счет этого используется чугун для изготовления посуды, ванны и так далее;
• Безопасность. Использовать чугун безопасно, так как это экологически чистый материал;
• Различные химикаты, в том числе щелочи и кислота, никак не повлияют на качество чугуна;
• Срок эксплуатации чугуна длительный.

Что касается минусов, то здесь можно выделить такие особенности материала:

• Чугун плохо защищен от влаги, именно поэтому на поверхности часто образуется ржавчина;
• Стоимость материала довольно высокая;
• Если вы выбираете белый чугун, то стоит знать, что он довольно хрупкий.

Итак, чугун – отличный материал, который считается универсальным в использовании. Но важно знать его основные виды, свойства и особенности применения.

• • 
  • 
  • 
  • 
  • 

• 
• 
• 
• 
• 

Ковкий чугун получается при длительном термическом отжиге заготовок белого чугуна. В результате термообработки цементит распадается на железо и углерод в виде графита компактной хлопьевидной формы.

Материал с такими графитовыми включениями характеризуется высокими прочностными параметрами, пластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам.

Содержание

Виды чугунов

Чугун – это сплав железа с углеродом, где содержание последнего более 2,14%. В состав такого сплава могут входить и другие элементы. Их содержание определяет многие параметры и свойства материала.

В железоуглеродистом сплаве содержится цементит, графит и графит с цементитом. Цементитом называют соединение углерода с железом состава Fe3C. Графит – это одна из аллотропных модификаций углерода со слоистой структурой.

В зависимости от содержания указанных соединений меняется цвет изделия. Когда преобладает цементит, материал приобретает светлый отблеск. Отсюда и получилось название «белый».

Графит обладает темной окраской, которую он придает и отливкам. Именно структура графитовых включений определяет пластические свойства материала.

Исходя из этого сплав разделяют на:

• серый;
• ковкий;
• высокопрочный;
• особого назначения.

К первому типу материалов относится сплав железа с углеродом в графитовой модификации хлопьевидной, пластинчатой или глобулярной формы. Он обладает высокими литейными свойствами. Благодаря им часто используется для получения деталей сложной формы.

В то же время хрупкость сплава ограничивает его применение в изделиях, подвергающихся растяжению или изгибу. Сплав с графитом глобулярной формы характеризуется высокими прочностными свойствами. Его относят к одному из подвидов серого чугуна.

Формирование графита указанной формы достигается благодаря добавкам магния и церия. Другие же формы получаются вследствие разных скоростей охлаждения.

Форма включений может быть различной: в виде хлопьев, шаров или пластин. Именно на получении первого вида структуры основан метод получения ковкого чугуна.

Ковкий чугун содержит углерод в интервале концентраций от 2,4–2,8%. Кроме того, в сплаве могут содержаться: кремний, марганец, сера и фосфор. Указанные элементы влияют на конечные свойства изделий.

Особенности производства ковкого чугуна

Чтобы получить ковкий чугун, необходимо следовать технологии, основанной на термическом отжиге заготовок при определенной температуре. В результате данного процесса происходит распад цементита и аустенита. Таким образом, получают углерод, кристаллизующийся в графите хлопьевидной формы.

Аустенитом называют железо с гранецентрированным типом решетки. Данная модификация является высокотемпературной. В железоуглеродистых сталях он может формироваться при температурах более 727 градусов, а в чистом железе при 910 градусах.

Окончательный процесс формирования графита происходит при более низких температурах – в диапазоне 720-760 градусов. Именно углерод в такой модификации определяет такие характеристики, как пластичность и прочность ковкого чугуна.

Метод предусматривает термообработку ковких чугунов в два этапа. Вначале материал подвергают воздействию температуры до 1000 градусов. Выдержка отливок в указанных условиях приводит к распаду ледебурита на графит и аустенит.

После отжига при высокой температуре изделие охлаждают до 720-760 градусов. В результате формируется перлит, распадающийся в дальнейшем на феррит и графит.

Плавку материала для изготовления чугуна осуществляют в вагранках, пламенных и электропечах. Иногда этот процесс осуществляют в комбинированных печах. Исходные отливки могут содержать различное количество углерода.

При изготовлении ферритного сплава необходимо использовать заготовки с меньшей концентрацией углерода. Такие изделия обладают высокой температурой плавления, поэтому требуют повышенную температуру перегрева.

Обычно для плавки в данной ситуации используют две печи. В вагранке происходит расплавление, а в электродуговой печи перегрев. Описанная технология плавки называется дуплекс-процессом.

Для производства перлитного сплава используют заготовки с большим содержанием «С». Для плавки такого материала достаточно вагранки.

Особенностью производства форм для отливок является повышенная усадка белого сплава. Из-за этого процесса возникает необходимость установки боковых прибылей у каждого местного утолщения отливки. Это позволяет избежать формирования раковин.

Для того, чтобы увеличить скорость охлаждения более толстых мест отливки используются металлические холодильники.

Название данного материала обусловлено лишь его более высокими пластичными свойствами. На самом деле его нельзя подвергать ковке. Данный тип сплава используется так же, как и другие его виды.

Преимуществом ковкого чугуна, по сравнению с белым, является высокая антикоррозионная стойкость. По этому свойству материал занимает более высокие позиции, чем углеродистые стали. По механическим свойствам он уступает сталям, однако превосходит белый чугун.

Разновидности ковкого чугуна

В зависимости от процесса производства ковкий чугун бывает ферритным и перлитным. В первом случае изготовление осуществляется в нейтральной среде. Такой материал отличается ферритной структурой с остаточным углеродом отжига.

В состав сплава до термообработки входит 2,2-2,99 процента углерода, а также добавки других элементов, содержание которых не превышает одного процента. Уменьшение концентрации «С» сопровождается увеличением прочностных характеристик материала. Однако его литейные свойства снижаются.

Данный материал широко применяется при изготовлении деталей для машин и сельхоз техники, где необходима стойкость к постоянным нагрузкам и напряжениям.

Термообработка изделий в окислительной среде приводит к формированию белосердечного или перлитного чугуна. Данный сплав отличается другими концентрациями углерода до отжига – 2,8-3,3 процента. После термического воздействия количество углерода падает до 0,6-2,2%.

Данный сплав отличается более низкими пластическими свойствами. В связи с этим его используют в задачах, не требующих стойкости к серьезным пластическим и химическим нагрузкам.

Свойства ковких чугунов

Ковкий чугун обладает механическими свойствами, зависящими от содержания кремния углерода в графитовой аллотропной модификации. Для белосердечного материала влияние оказывают также хром и марганец.

Различие структуры изделий определяет и различие свойств. Так, черносердечный сплав характеризуется большей пластичностью, но меньшей твердостью, чем перлитный тип.

Высокие прочностные характеристики данных сплавов обеспечиваются графитом хлопьевидной формы. Несмотря на свое название, данные изделия не поддаются ковке. Они изготавливаются путем отливки деталей в заданные формы.

Главным достоинством ковкого сплава является однородность свойств по сечению материала, а также отсутствие напряжений.

С точки зрения других характеристик они отличаются:

• хорошей текучестью при литье;
• поглощением вибраций;
• высокой износостойкостью;
• хорошей коррозионной стойкостью к влаге и многим агрессивным химическим соединениям;
• высокой стойкостью к ударным нагрузкам.

Маркировка изделий

Марки ковкого чугуна начинаются с букв «КЧ», после которых следуют цифры. Первые числа соответствуют уменьшенному в десять раз пределу прочности материала. Вторая пара – это показатель относительного удлинения.

Согласно принятым стандартам ковкие чугуны имеют одиннадцать типов маркировки. 4 соответствуют ферритному, а 7 марок – перлитному.

https://youtu.be/2_Xwdx4GL40

Сферы использования материала

Применение ковкого чугуна нашлось в машиностроении, автомобилестроении, в производстве ж/д вагонов, изготовлении сельхоз оборудования.

Лучшими свойствами для отмеченных сфер применения является перлитный тип. Однако, несмотря на более высокие характеристики, чаше используется черносердечный сплав. Это обусловлено меньшими затратами на его производство.

Только для изготовления деталей, подвергающихся высоким нагрузкам, используют белосердечный материал. К таким изделиям относятся рессоры, детали двигателей и т.д.

Итог

Ковкие чугуны нашли широкое применение в различных областях человеческой жизнедеятельности благодаря своим высоким прочностным свойствам и хорошей коррозионной стойкости.

Они используются для изготовления различных деталей, которые должны выдерживать значительные постоянные и периодические нагрузки.

В зависимости от задач, может использоваться либо ферритный, либо перлитный тип материала. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками, описанными в данной статье.

https://youtu.be/F6ApHPhpnok

Термическая обработка белого чугуна (получение ковкого чугуна)

Белый чугун в литом виде вследствие своей высокой твердости

и хрупкости не находит широкого применения. Изделия из белого чугуна являются исходным продуктом для получения ковкого чугуна с помощью термической обработки.

Для этой цели используют белый чугун, который содержит 2,5—3,2% С, 0,6—0,9% Si, 0,3—0,4% Мп, 0,1-0,2% Р и 0,06—0,1% S.

Исходная структура белого чугуна — перлит и ледебурит.

Структура ледебурита встречается во всех белых чугунах, т.е. в железоуглеродистых сплавах с содержанием углерода более 2%, который присутствует в сплаве в форме цементита.

Ледебурит

Читайте также:  Полярность при сварке постоянным током

при комнатной температуре представляет механическую смесь перлита и цементита.

Напоминаем, что перлит

представляет собой тоже механическую смесь, но феррита и цементита, причем перлит — более мелкая смесь, чем ледебурит.

Описываемый отжиг на ковкий чугун

производят в нейтральной среде (N2 или Н2) для защиты от обезуглероживания и окисления, в специально предназначенных для этой цели печах непрерывного действия .

Детали укладывают на специальные поддоны

, которые размещаются на роликовом поду.

Поддоны проталкиваются с определенной скоростью по роликам. Длина камер нагрева первой и второй стадии отжига назначается с таким расчетом, чтобы детали находились в камерах необходимое для данной температуры время.

Отжиг на ковкий чугун

производится по режиму, показанному на рис. 76.

1. Первая стадия отжига

   преследует цель разложения цементита, входящего в состав ледебурита; в перлите цементит сохраняется.

2. Вторая стадия отжига

   преследует цель разложения цементита, входящего в состав перлита.

В результате прохождения только одной стадии отжига получают ковкий чугун со структурой перлит+феррит+углерод отжига.

Такой чугун называют перлитным

(перлитно-ферритным, рис. 77, а).

Читайте также:  Сварка алюминия полуавтоматом – видео применения полуавтомата

Он обладает хорошими прочностными свойствами, но невысокой пластичностью. Чугун с такой структурой используется в деталях, работающих на изгиб и трение.

Для повышения прочности чугун можно подвергать закалке и высокому отпуску, что улучшает его механические свойства.

После полного цикла отжига структура чугуна состоит из феррита и углерода отжига, т.е. образуется ферритный ковкий чугун

(рис. 77, б).

Из ковкого чугуна изготовляют мелкие детали сложной формы, которые трудно обработать резанием.

Такие детали хорошо отливаются из белого чугуна, а последующая термическая обработка обеспечивает им хорошие пластические и прочностные

свойства.

Применяют и другой способ получения ковкого чугуна.

Нагрев изделий производится в окислительной среде, вследствие чего происходит выгорание углерода с поверхности, вызывающее снижение твердости и некоторое повышение пластических свойств, а также улучшение обрабатываемости.

В центре такой чугун сохраняет структуру белого чугуна.

Полученный этим методом чугун называют белосердечным в отличие от черносердечного, получаемого при отжиге в нейтральной среде по вышеописанному способу.

При таком способе детали из белого чугуна загружают в ящики, пересыпают окалиной или рудой и нагревают в обычных камерных печах.

Отжиг ковкого чугуна является весьма длительной операцией.

В настоящее время разработано много способов ускоренного отжига ковкого чугуна — предварительная закалка, отжиг в расплавленных солях при очень высоких температурах 1050—1100° и др.

Все эти мероприятия сокращают длительность отжига на ковкий чугун.

Читайте также:  Швеллер горячекатаный гост 8240-89 — преимущества, разновидности и особенности применения

§

Высокопрочный чугун

Ковкое железо известное так же, как высокопрочный чугун, представляет собой чугун с графитом сфероидальной формы или чугун с шаровидным графитом. Этот тип железа в 1943 году изобрел Кейт Миллис. Не смотря на то, что большинство сортов литой стали хрупкие, высокопрочный чугун за счет включений графита обладает пластичностью и эластичностью.

Высокопрочный чугун не является однородным материалом, он принадлежит к группе материалов, которые могут обладать набором свойств за счет контроля их микроструктуры. На основе химического анализа удалось выяснить, что в состав высокопрочного чугуна входит железо, углерод, кремний, марганец, магний, фосфор и сера. Для изменения его свойств могут быть добавлены и другие элементы, к примеру, медь или олово увеличат эластичность и предел текучести, но снизят элонгацию. Если заменить 15%-30% железа в сплаве на никель, медь и хром, то это повысит устойчивость материала к коррозии.

Общей отличительной чертой элементов, входящих в состав высокопрочного чугуна является морфологическая структура графита. В высокопрочном чугуне графит имеет сферическую структуру, а не хлопьевидную, как в сером чугуне, что препятствует возникновению трещин и придает материалу пластичность. Формирование конкреций происходит за счет агломерирующего обжига элементов в сплаве, чаще всего магния, реже церия. Также производились исследования иттрия как возможного элемента агломерирующего обжига.

Графит в составе высокопрочного чугуна должен быть с управляемой сфероидной структурой. Соотношение феррита и перлита в сплаве можно контролировать за счет легирования, контроля температуры выбивки отливок или термообработки после литья, что изменяет относительное количество перлита и феррита от 0% перлита и 100% феррита до 100% перлита и 0% феррита. Изменяя соотношение перлита и феррита можно управлять такими свойствами, как эластичность, производственный выход и элонгация высокопрочного чугуна.

В 1950-е годы был открыт способ термообработки высокопрочного чугуна, называемый изотермический аустемперинг высокопрочного чугуна или отпуск высокопрочного чугуна, правда, выгоду от его применения удалось получить лишь несколько лет спустя. Этот метод подразумевает способ изменения структуры материала путем использования сложной термической обработки. Слово аустемперинг, используемое в названии метода относится к понятию аустенит.

Из высокопрочного чугуна обычно изготавливают трубы для канализации и водоснабжения. Такие трубы, относительно труб из других материалов, будут прочней и легче, они требуют меньше ухода и обеспечивают большую площадь потока. Особенно их удобно использовать в труднодоступных районах, как альтернативу труб из ПВХ, бетона, полиэтилена и стали.

Из высокопрочного чугуна делают многие автомобильные запчасти, где необходима повышенная прочность и нельзя использовать алюминий, но при этом использовать сталь не обязательно. Также его применяют для производства внедорожников, грузовых автомобилей, сельскохозяйственных тракторов и нефтяных насосов.

Химический состав и виды чугунов

Чугуны — сплавы железа с углеродом (более 2,14% С), в которых при кристаллизации протекает эвтектическое превращение. Согласно диаграмме состояния железноуглеродистых сплавов, чугуны подразделяют на доэвтектические (до 4,3 % С), эвтектические (4,3 % С) и заэвтектические (более 4,3 % С) (рис. 16.1).

Эвтектическая реакция, протекающая при постоянной температуре, обеспечивает чугунам хорошие литейные свойства, например жидкотекучесть, и получение герметичных отливок. Благодаря этим свойствам и низкой стоимости чугуны являются наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок. Чугуны, в которых весь углерод присутствует в виде такого химического соединения, как цементит, называют белыми

. Эти сплавы очень твердые и хрупкие, их практически не применяют в качестве конструкционных материалов.

Конструкционные чугуны

— это сплавы тройной системы Fe—С—Si, в которых углерод находится (полностью или частично) в виде равномерно распределенных в металлической матрице включений графита .

Конструкционные чугуны являются доэвтектическими сплавами, которые содержат 2,2…3,7 % С и 1,0…2,9 % Si, а также добавки других элементов и примеси.

Получение графита в структуре чугунов обеспечивают двумя способами:

• при легировании кремнием (1,5…3,0 %), когда кристаллизация происходит в соответствии с равновесной диаграммой железо — цементит;

• при термической обработке — длительном отжиге чугунов с пониженным содержанием кремния (1,0…1,6 %), которые при кристаллизации получают в «отбеленном» состоянии, т. е. они содержат цементит. Во время последующего отжига реализуется реакция превращения карбида железа в графит:

Fe3C —> 3Fe + С

Классифицируют чугуны по нескольким признакам: по форме графита, химическому составу, структуре металлической части.

По форме графита

конструкционные чугуны подразделяют на:

• серые (пластинчатая форма);

• высокопрочные (шаровидная форма);

• ковкие (хлопьевидная форма);

Читайте также:  Энциклопедия по машиностроению XXL. Аустенитные стали это

• вермикулярные (червеобразная форма).

Серые, высокопрочные и вермикулярные чугуны получают при легировании кремнием, а ковкие чугуны — путем длительного отжига белого чугуна.

По химическому составу

выделяют нелегированные чугуны общего назначения и легированные чугуны специального назначения.

В нелегированных чугунах содержание углерода находится в пределах доэвтектической концентрации, т. е. менее 4,3 % (табл. 16.1). Кремний — элемент-металлоид, который выполняет функцию графитизатора: способствует образованию графита в чугунах как при затвердевании, так и при фазовых превращениях в твердом состоянии. В случае пониженного содержания углерода и кремния происходит противоположный процесс — «отбеливание», когда при кристаллизации образуется цементит.

Постоянными примесями в чугунах являются марганец, сера и фосфор. Марганец в отличие от кремния способствует не графитизации, а «отбеливанию»; его содержание в чугунах не превышает 1,1 % (серые и высокопрочные) и 1,25 % (ковкие). Фосфор в чугунах является полезной примесью, так как он улучшает жидкотекучесть; его содержание на порядок выше, чем в сталях — до 0,3 %. Сера оказывает вредное воздействие на свойства чугунов; ее содержание не должно превышать 0,15 %.

Легированные чугуны в зависимости от назначения содержат такие элементы, как хром, никель, молибден, алюминий.

По структуре металлической основы

чугуны подразделяют на классы:

• ферритный;

• ферритно-перлитный;

• перлитный;

• бейнитный.

Обобщенная классификация чугунов и схемы микроструктур приведены на рис. 16.2, а реальные микроструктуры чугунов — на рис. 16.3.

Ковкие чугуны с хлопьевидной формой графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий.

Первая стадия (950…1050 °С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании (например, алюминием и бором). Чугун, полученный таким образом, называется модифицированным.

На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 760…720 °С или изотермическая выдержка при 720…700 °С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы. Для получения в модифицированном ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца, хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного превращения.

Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (5 = 3,0…1,5 %). Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью (5 = 10…12 %) и относительно низкой прочностью (Ств = 370…300 МПа).

Существенными недостатками графитизирующего отжига чугунов является длительность (24…60 ч) отжига отливок и ограничение толщины их стенок.

Ковкие чугуны согласно ГОСТ 1215—79 маркируются двумя буквами (КЧ — ковкий чугун) и двумя группами цифр. Первые две цифры в обозначении марки соответствуют минимальному пределу прочности при растяжении (7в, МПа / 10, цифры после тире — относительному удлинению при растяжении. Чугуны марок КЧЗО—6, КЧЗЗ—8, КЧ35—10, КЧ37—12, имеющие повышенное значение удлинения при растяжении, относятся к ферритным, а марок КЧ45—7, КЧ50—5, КЧ55—4, КЧ60—3, КЧ65—3, КЧ70—2, КЧ80—1.5 — к перлитным чугунам.

Ковкие чугуны, обладая высокими пластическими свойствами, находят применение при изготовлении разнообразных тонкостенных (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др. Масса этих деталей —от нескольких граммов до нескольких тонн.

Для повышения твердости, износостойкости и прочности изделий из ковкого чугуна иногда применяют нормализацию или закалку. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита.

Содержание

Чугун является одни из популярнейших сплавов металлов. Он применяется в различных сферах жизнедеятельности человека. Помимо основного сплава, существуют отдельные разновидности этого материала, например, ковкий чугун. У каждого вида чугуна свой состав и характеристики.

Основные характеристики металла

Основные характеристики металла напрямую зависит от процентного содержания углерода в его составе. Структура ковкого чугуна представляет собой кристаллическую решётку, в которой присутствуют частицы углерода в форме графита. Дополнительно в составе содержится небольшое количество кремния, марганца и хрома.

Строение ковкого материала влияет на изготавливаемые из него детали и заготовки. Например, ферритная разновидность материала обладает более низким показателем прочности, нежели перлитная. При использовании частиц графита хлопьевидной формы материал становится более прочным и пластичным. Детали, изготавливаемые из ковкого чугуна, могут изменять размер и форму при длительном воздействии комнатной температуры и уровня влажности.

Однако по названию материал нельзя говорить о способах обработки. Этот вид чугуна по стандартам, указанных в ГОСТах, не производится с помощью ковочного оборудования. Для этого применяется технология литья. Благодаря этому в готовом металле нет внутренних и поверхностных напряжений. Характеристики:

1. Высокий показатель текучести и прочности.
2. Устойчивость к коррозийным процессам.
3. Металл выдерживает длительное воздействие кислот и щелочей.

Однако характеристики этого материала быстро снижаются при воздействии низких температур. Он становится хрупким и разрушается от ударов.

Разновидности

При изготовлении высокопрочных чугунных сплавов, создаются разные условия, при которых проводится процедура отжига. В зависимости от изменений технологического процесса, получается три вида ковкого чугуна:

1. Перлитный — в состав этого материала входят частицы графита хлопьевидной формы.
2. Ферритный — этот материал включается в себя феррит и частицы углерода хлопьевидной формы.
3. Ферритно-перлитный. Смесь двух предыдущих видов ковкого чугуна.

В зависимости от температуры отжига и легирующих добавок характеристики готового материала изменяются.

Свойства

Механические свойства чугуна напрямую зависят от того, сколько в его составе содержится углерода и в какой форме представлен этот компонент. Характеристики могут изменяться от добавления легирующих примесей. К ним относится кремний, марганец, сера, фосфор и хром. Изготавливают этот материал из белого чугуна, после проведения отжига при высоких температурах. Свойства ковкого материала:

1. Высокий показатель прочности и пластичности.
2. Хорошая вязкость.
3. Материал обладает высокой износостойкостью.

Ковкий чугун является лучшей разновидностью основного сплава. Из него изготавливаются массивные конструкции, отдельные части которых соединяются с помощью сварочного оборудования.

Маркировка

Как и другие металла или их сплавы, ковкий чугун имеет определённую маркировку. Он обозначается в сокращении КЧ. После букв, обозначающих материал, идут цифры. Первые две обозначают предел прочности на разрыв. Третья цифра указывает на показатель удлинения в процентах.

По ГОСТу 1215–79 существует 11 разновидностей ковкого чугуна, которые имеют собственную маркировку. Их можно найти в справочниках по литью металлов и сплавов или таблицах в интернете.

Особенности производства

При изготовлении ковкого чугуна существует ряд особенностей и тонкостей. В первую очередь необходимо понимать, что основой для изготовления этого материала является БЧ (белый чугун). Этот сплав обладает плохими показателями для литья. При остывании происходит процесс усадки, во время которого материал сильно теряет в размере. Во время литья белого чугуна часто образовываются дефекты, из-за которых заготовки бракуются.

Чтобы добиться желаемого результата и обойти все недостатки этого материала, необходимо нагревать его до критических температур и при этом учитывать то, насколько измениться форма заготовки во время процессов томления и усадки. Томление металла должно проходить при температуре в 1400 градусов по Цельсию. Во время этого процесса заготовки располагаются в специальных горшках, изготавливаемых из тугоплавких металлов. В одну емкость для томления укладывается до 300 отливок.

При укладке заготовок в горшки их располагают как можно плотнее друг к другу. Сверху их засыпают рудой или песком. Таким образом материал защищается от процессов окисления и деформации.

Чтобы сделать ковкий чугун, используют электрические печи. Специальное оборудование позволяет регулировать температуру томления. Наиболее эффективными являются печи, в которых можно регулировать воздушные смеси. Самыми популярными печами для изготовления ковкого материала являются муфельные. Они позволяют уберечь емкости с заготовками от соприкосновения с продуктами сгорания топлива.

Готовые отливки проходят несколько этапов очистки. На первом этапе с них счищаются остатки формовочной смеси. Чтобы провести грубую очистку применяется промышленное пескоструйное оборудование. Далее идёт второй этап очистки, на котором с отливки удаляются остатки питателей. Для этого применяются шлифовальные машины.

В ГОСТах указаны требования и правила, которые позволяют уберечь детали из КЧ от появления различных дефектов. К ним могут относиться трещины, сколы, недоливы и раковины. Ковка чугуна не проводится ни на одном этапе производства. Исправить большинство дефектов термической обработкой невозможно.

Сферы использования

Благодаря характеристикам ковкий чугун получил широкое применение в различных сферах промышленности:

1. Производство изделий и деталей, которые будут подвергаться серьёзным нагрузкам в процессе эксплуатации.
2. Машиностроение.
3. Сельскохозяйственная промышленность.
4. Изготовления деталей для промышленного оборудования и станков.

Из ковкого чугуна делают механизмы, конструкции и детали, которые используются при эксплуатации железнодорожного транспорта. Яркий пример использования этого материала в машиностроении — изготовление коленчатых валов, которые устанавливаются в дизельных тракторах и автомобилях. Низкая цена и характеристики этого металла позволяют использовать его, как аналог разным видам сталей.

Ковкий чугун представляет сплав железа и углерода. Изготавливают его из БЧ в процессе отжига. В итоге получается уникальный материал со своими характеристиками. Используется в машиностроении, строительстве, изготовлении деталей для поездов и износоустойчивого оборудования, станков.

В своем привычном понимании такой материал, как чугун, представляет довольно практичный и дешевый в изготовлении продукт, который к слову, имеет свою классификацию и маркировку. При этом указание марки, может значительно влиять на эксплуатационные составляющие материала, начиная от его температуры плавления и заканчивая различными областями применения.

Характеризовать изделие, как чугунное, можно только в том случае, если в нем содержится более 2.14% углерода. В зависимости от его содержания и добавления тех или иных материалов, специалистам удается сделать заготовку так, чтобы она соответствовала требования по дальнейшим воздействиям, например на производстве, являясь составляющей какого-либо станка.

Сегодня мы расскажем Вам о видовом разнообразии чугуна, как такового. Кроме того покажем в целом картину того, как следует маркировать чугунные изделия и какие обозначения могут встретиться.

Как обозначается и расшифровывается маркировка чугуна

Читайте также:  Как делают ключи. Понятная инструкция несложного процесса

Пример кратких обозначений чугуна

Одним из главных приемуществ чугуна, является его широкое применение в качестве литейного сплава. Благодаря особенностям материала, из него можно сделать практически что угодно. В настоящее время данные изделия делаются повсеместно, начиная от автомобильного строения и заканчивая серьезными военными разработками, например в танкостроении.

За время использования данного материала, металлургическое производство пришло к тому, что видоизменила состав и сделала несколько его разновидностей. Это позволяет заранее использовать преимущества той или иной марки, под конкретные задачи. В целом на сегодняшний момент известны следующие виды и подвиды чугуна. Мы их рассмотрим вместе с маркировкой.

Маркировка серых чугунов

“СЧ” – Серый чугун, представляет собой сплав из кремний, железа и углерода. Причем последний находится в составе в виде графита. При маркировке, согласно ГОСТ 1412-70, буква “С”обозначает серый, “Ч”- чугун. При написании обычно встречается с цифрами, например СЧ 00, СЧ 12-28. В данном случае первые цифры дают характеристику пределов прочности при растяжении, а вторые предела прочности при изгибе.

При этом СЧ также разделяют на несколько групп, характеризирующихся по своим свойствам и как следствие характеру применения:

1. Ферритные и Ферритно-перлитные . К ним относят изделия, имеющие СЧ по растяжению 12-28 единиц, а изгибу 28-40. Применяются для изготовления малозначимых деталей, без больших требований к нагрузке: декоративные колонны, арматура и т.д
2. Перлитные . СЧ 21-40 и 40-60. Данные виды чугунов обычно используются при производстве сверхпрочных деталей, которые в процессе эксплуатации будут подвергаться значительным динамическим нагрузкам, а также давлении. Из них обычно делают: зубчатые колеса, головки поршней, детали для станков и т.д.
3. Сталистые . СЧ 24-44 и СЧ 28-48. Делается с добавлением стали и применяется для деталей, испытывающих скользящие нагрузки, например неподвижные станины.
4. Модифицированные . СЧ 32-40 и 52-64. Делаются путем добавления в серый чугун специальных добавок, улучшающих те или иные характеристики материала. При правильном использовании его можно получить например такой, который будет меньше трескаться.
5. Антифрикционные (АЧС). Делаются для деталей, работа которых связана с трением, например подшипники скольжения. Их также существует несколько разновидностей: АЧС-1 и АЧС-2 используют для работы с закаленными деталями. Друг от друга материал отличается составом.
6. АЧС- 3 применяют для остальных случаев.

Например, если встретиться маркировка чугуна – СЧ 12-28, то по ней можно будет сказать, что перед нами серый ферритный чугун с 12 единицами на растяжение и 28 на изгиб.

Химический состав и структура

В химический состав сплава, кроме железа и углерода, входит также некоторое содержание кремния. Свойства сплава зависят от условий охлаждения, поскольку время изменения температуры влияет на формирование внутренней структуры материала.

При медленном остывании образуются крупные кристаллы железа, и соединения металла с углеродом приобретают перлитную основу. Медленное остывание вызывает рост геометрических размеров не только кристаллов железа, но и включений углерода, поэтому, перлитный металл имеет высокую прочность, но повышенную хрупкость.

Микроструктура серого чугуна

В условиях быстрого охлаждения углерод не успевает сформировать крупные включения графита, поэтому сплав приобретает ферритную структуру.

Ферритный серый чугун имеет несколько меньшую хрупкость, чем перлитный.

Выбирая режим охлаждения литой заготовки, можно определенным образом влиять на итоговые свойства материала, в зависимости от предъявляемых требований.

Маркировка высокопрочного чугуна

Читайте также:  Металлическая бытовка своими руками пошаговая инструкция

При производстве высокопрочного чугуна, используется добавление щелочных и щелочноземельных металлов. Благодаря этому, усиливается металлическая основа материала. В итоге получается заготовка, выдерживающая такие механические нагрузки, которые способна выдержать углеродистая сталь.

При маркировке, обычно использую аббревиатуру “ВЧ”, потом идут цифры, первая группа показывает предел прочности на растяжение, а вторая на удлинение.

ВЧ используется для производства деталей и корпусов в тяжелой промышленности. При этом можно также встретить антифрикционные версии. В частности на данный момент имеются АЧВ 1 и АЧВ 2, что обозначает антифрикционный чугун высокопрочный.

Маркировка ковкого чугуна

Ковкий чугун нашел свое применение в тех областях, в которых требуется высокая износостойкой детали и ее стойкость к динамическим нагрузкам. В повседневной жизни, такие можно встретить даже дома, например: гайки, крюки, ступицы, скобы, муфты.

Получают данный материал путем специального температурного режима и обработки белого чугуна

Согласно ГОСТу, маркировка данного вида чугуна, обычно указывается как – “КЧ”. При этом также идут цифры, обозначающие показатель предела прочности при растяжении и относительное удлинение материала.

Краткое описание всех марок и маркировок

Если Вам нет необходимости изучать ГОСТ и учебники по металлургии, то мы приведем краткое описание и инструкцию, по подбору и расшифровке той или иной марки чугуна. Для начала стоит знать, что чугун подразделяется на 3 вида:

1. Серый – У такого графит червеобразный или пластичный. Маркируется он как “СЧ” (ГОСТ 1412-85)
2. Высокопрочный – Графит имеет шарообразную форму. Маркируется как “ВЧ”(ГОСТ 7293-85).
3. Ковкий – Хлопьевидная модель. Маркируется как “КЧ” (ГОСТ 1215-85).

Также в зависимости от ситуации, для каждого вида чугунных изделий, предусмотрены условия для работы в режиме постоянного трения. В этом случае была дополнительно разработана модель антифрикционного чугуна, маркируется как “АЧ”. По мере того, из какого вида материала, делается АЧ, в процессе получения добавляется 3я буква. Например АЧС – антифрикционный чугун серый или АЧВ (высокопрочный) и т.д.

Как определить чугун

Маркировка легированных чугунов осуществляется с помощью букв, обозначающих легирующие элементы (по аналогии со сталями ) и циферок, свидетельствующих их содержание (в %). Буква Ш в конце маркировки указывает на то, что графит в чугуне имеет шаровидную фигуру; графит пластинчатый, если буква Ш отсутствует . Нелегированный чугун не держит других легирующих компонентов, кроме углерода.

Возьмите дрель и суньте в неё сверло маленького диаметра. Определите на детали тайное местечко и чуть-чуть засверлите. Во — главных, сам процесс сверления чугунной детали отличен от сверления по стали. Чтобы хорошенько ощутить разницу, выполните такие сверления на знакомых вам образцах чугуна и стали. Во — других, при сверлении чугуна почти не образуется стружка. А очень короткая и она легко перетирается пальцами в труху, если и образуется . Стальная же стружка свитая, подобно проволоке, и её пальцами не сломаешь. Можно также проверить вид металла обработкой на токарном станке – у чугуна стружка будет представлять собой грубую пыль.

Чугунная статуя, как бы она добро ни была отформована и отлита, выглядит еще конченой, ее поверхность требует доработки. Но стоит чеканщику, применив свой инструмент, отработать поверхность неясно выраженных мест, подчеркнуть форму волос, глаз, а также удалить ненужные выступы и впадины, подобно скульптуре примет вид художественного произведения. Подобные выдающиеся каслинские мастера — чеканщики, как М.О. Глухов, Н.А. Вихляев, П.Малышкин, Д.И. Широков и П.Козлов были не только прекрасными исполнителями деталей, но и умело решали композицию в полном.

Можете также немного посверлить изделие тонким сверлом (разумеется, не с лицевой стороны, а в местечке, которое не бросается в гляделки ). При этом образуется малое количество стружки. По ее наружному облику и характеристикам можно безошибочно определить, из какого материала изготовлена деталь. Если это чугун – стружка буквально рассыплется у вас в пальчиках, превращаясь в пыль. Если это сталь – стружка будет выглядеть как витая пружина и может даже оцарапать ваши персты, если вы испытаете ее привести в негодность.

Серый чугун содержит углерод в объединенном состоянии только отчасти (не более 0, 5%). Другой углерод находится в чугуне в пустом состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома пепельным. Чем изгиб почернее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате тепловой обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит. В зависимости от доминирующей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.

Members 2330 оповещений Город: Schwedt, Deutschland Имя: Walter Сейчас на металлоломе, в Польше, нашёл кругляк, диаметром миллиметров 90, поверхность напоминает дождевого червяка, колцеобразные волны. Муж рассказывает что, возможно, чугун. Как можно определить, чугун ли и, если да то, хотя бы так, марку чугуна. Потом же, купил шестигранник, 13 мм, жёлтого цвета, а вот что это именно, не знаю. И кругляк диаметром 90 мм, тоже жёлтого цвета. Подобно латуни отличить от бронзы? Патина на каком сплаве появляется, только на латуни? Или, на бронзе тоже? И ещё, потом же, в контейнере валяются куски станков, чугунные. Желаю купить. Какие марки чугуна используются для лафетов? Благодарю заранее.

Читайте также:  Легированные стали и особенности их сварки

Другие параметры чугунов, в том числе микроструктура, могут контролироваться по требованию заказчика. Количество графита преимущественно шаровидной фигуры, оговариваемое в большинстве национальных образцов, сомневается в обширных границах от 70% в стандарте Японии до 90% в стандарте США ASTM А395. В том же стандарте приводится единственная марка ферритного чугуна ЧШГ с контролем химического состава по главным элементам и твердости. Определение границ крепости и текучести и относительного удлинения в большинстве образцов осуществляется на отдельно отлитых и специально выточенных образцах диаметром 14 мм из заготовок огромных величин (до 75 мм). Если по техническим основаниям необходимо использовать пример другого диаметра, он необходим обязательно удовлетворять следующему соотношению:

Для ковкого чугуна применяют закалку токами высокой частоты или кислородно — ацетиленовым пламенем, при этом может быть завоевана высокая твердость поверхностного пласта при достаточной пластичности основной массы. Метод такой закалки тормозных колодок из ферритного ковкого чугуна заключается в нагреве дета­лей токами высокой частоты до температуры 1000– 1100° С с выдержкой 1–2 мин. и последующим быст­рым охлаждением. Структура закаленного ряда состоит из мартенсита и углерода отжига твердостью НRС 56–60.

Деревянные лежни быстро изнашивались, повозки спускались с дороги. Чтобы уменьшить износ деревянных лежней, их стали укреплять стойкими или чугунными полосами. Чугунные рельсы выступили в XVIII в. Первоначальная конно — чугунная дорога с выпуклыми рельсами протяженностью около 2 км была возведена в России в 1806 — 1809 гг. В 1868 г. появились первые стальные рельсы — на Воробьинском подъеме линии Петербург — Москва и отчасти на Нижегородской железной дорожке. С 1875 г. они приобрели широкое распространение.

При строительстве металлургических всех крупных комбинатов РФ (в советское время ) в то же самое время велось и строительство ориентированного на каждый завод горно — обогатительного комбината. Однако после развала СССР отдельные комплексы оказались рассеянными по территории СНГ. Например, Соколовско — Сарбайское ГПО, поставщик руды на Магнитогорский меткомбинат, сейчас пребывает в Казахстане. Железорудные предприятия Сибири ориентированы на Западно — Сибирский и Новокузнецкий меткомбинаты. Качканарский ГОК « Ванадий » поставляет руду на Нижнетагильский меткомбинат. « Карельский Окатыш » поставляет руду в главном на Череповецкий металлургический комбинат (« Северсталь ») в Череповце.

Можно варить электросваркой специальными электродами по чугуну. Немаловажно располагать в облику, что в предоставленном эпизоде должен использоваться сварочный аппарат с выходом постоянного, а не переменного тока. Электроды по чугуну имеют несколько модификаций, потому что чугун также отличается по картинам: бесцветный, бледный, ковкий. Положительные плоды вы сможете приобрести, если будете использовать электроды марки ЦЧ – 4 с карбидообразующими элементами в покрытии (до 70% ванадия ). Сначала наплавьте облицовочные валики электродами диаметром 3 мм, током 65 – 80А. Ведите сварку с паузами, чтобы подробность не прогревалась выше + 100 градусов С. После этого накладывайте шов электродами большего диаметра, при этом также не принося детали перегреваться.

Ковкий чугун по сравнению со сталью более деше­вый материал; он обладает хорошими механическими характеристиками и высокой коррозионной стойкостью. По­этому детали из ковкого чугуна широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотрактор­ной промышленности, станкостроении (для изготовле­ния зубчатых колесиков, звеньев цепочек, задних мостиков, кронштейнов, тормозных колодок и пр.) и в иных областях народного хозяйства.

Похожие посты:

• Подвесной подшипник зил
• Подшипник генератора 2110
• Нержавеющий швеллер
• Выжимной подшипник ваз
• Замена ступичного подшипника…

Свежая информация фасады мдф эмаль купить от производителя у нас. Информация ремонт турбин в воронеже тут.