Серый чугун: применение, состав и маркировка

Применение серого чугуна

        В конструкции автомобилей и тракторов масса литых деталей из серого чугуна составляет 15—25% от общей массы. Основ­ная номенклатура — это ответственные детали: блоки, головки, гильзы цилиндров, крышки коренных подшипников двигателей, тормозные диски и диски сцепления, тормозные барабаны, де­тали, для которых серый чугун является оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом.Блоки цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей изготавливают из низколегированных чугунов марки СЧ 20, СЧ 25 (табл. ), которые обеспечивают в стенках отливок толщиной 15—25 мм Ϭп = 200—250 МПа, а в более тонких стен­ках до 270 МПа. Такого же типа чугуны обычно применяют для головок цилиндров дизельных двигателей.Для наиболее тяжелых условий работы рекомендуется ис­пользовать перлитные чугуны с вермикулярным графитом.Маховики в процессе работы вращаются с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала: 2500—8000 об/мин. При этом в маховиках возникают большие растягивающие напряже­ния. Поверхность маховика периодически трется о сопряженную поверхность. Трение с большими скоростями приводит к выде­лению тепла на поверхности трения, образованию усталостных термических трещин, снижающих прочность маховика. Требо­вания повышенной прочности с учетом большой массы махови­ков и толщины сечения обусловили применение для их изго­товления серых чугунов марки СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35. Чем больше сечение отливки, тем выше марка. Выбранная марка чугуна должна обеспечивать получение в теле отливки прочно­сти не ниже 200—250 МПа. Если прочность чугуна СЧ 35 не­достаточна для условий работы маховиков, для них необходимо применять чугуны с вермикулярным или шаровидным графитом. Крышки коренных подшипников из серого чугуна применяют в основном в карбюраторных двигателях легковых автомоби­лей. Для обеспечения перлитной структуры и твердости не ме­нее 2000 МПа крышки подшипников отливают из серого чугуна марки СЧ 25. Для тяжело нагруженных карбюраторных двига­телей и для дизельных двигателей применяют крышки подшип­ников из ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом.Выпускные коллекторы подвергаются воздействию горячих агрессивных выхлопных газов и в процессе работы подвержены окислению термическим деформациям, а иногда — растрескива­нию. Во многих случаях серый чугун является экономичным и достаточно долговечным материалом для этих деталей. Учитывая, что коллекторы имеют тонкие стенки (3—7 мм), их отли­вают из чугунов марки СЧ 15, СЧ 20, которые для повышения жаростойкости легируют небольшими добавками хрома и ни­келя.Для термически нагруженных коллекторов применяют ков­кий чугун, чугун с шаровидным графитом, а иногда — аусте­нитный чугун с шаровидным графитом, имеющий высокую тер­мостойкость и стойкость против окисления.

        Серый чугун в  станкостроении.

        В станкостроении серый чугун применяют для широкой номен­клатуры литых деталей с массой от 0,1 кг до 100 т, толщинами стенок от 4 до 200 мм, работающих в самых разнообразных условиях.При выборе марки чугуна конструктор в зависимости от класса, группы детали ,приведенной толщины стенки отливки определяет необходимый минималь­ный уровень твердости и микроструктуру . Затем, сопоставляя величину твердости, обеспечиваемую в направляющей при заданной приведенной ее толщине, с ми­нимально необходимой, выбирают  нужную марку чугуна.С учетом специфики большинства станкостроительных дета­лей , работающих преимущественно на жесткость, а не на прочность, предпочтение отдается чугунам, обладающим повы­шенной твердостью, пониженной пластичностью. Такие чугуны по химическому составу отличаются повышенным (против ре­комендаций ГОСТ 1412—85) содержанием кремния и марганца при пониженном содержании углерода .При невозможности обеспечения необходимого уровня твер­дости чугуна в направляющих в станкостроении применяют ле­гирование, формовку с холодильниками и другие способы.

        Вредные примеси в серых чугунах.

         К числу вредных примесей, ухудшающих микроструктуру и снижающих механические свойства чугуна, относятся свинец и мышьяк. Эти элементы попадают в чугун из шихтовых материалов; свинец — из лома автоматных и освин­цованных сталей, мышьяк — из доменных чугунов. Хотя при со­держании до 0,02 % РЬ и до 0,2 % As перлитизируют структуру чугуна, эти элементы способствуют образованию «вырожден­ного» «видманштеттова» графита, резко снижающего прочность чугуна. По этой причине их содержание в чугуне ограни­чивают 0,003—0,006 %.

Плюсы и минусы сталей

Каждая из рассматриваемых сталей имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Они обусловливают применение сплавов и особенности технологических процессов обработки. Изучив их, можно понять, 95Х18 или Х12МФ — что лучше для качественного прочного ножа.

Сталь 95Х18 и ее свойства

95Х18 использовалась для укрепления строительных конструкций, а позднее стала широко применяться для изготовления ножей. Этому способствовали: высокая износостойкость, прочность, устойчивость к влиянию агрессивных сред и коррозиям.

Ножи из этого сплава не ржавеют, не покрываются темными пятнами, не теряют своего блеска. Изделие из стали 95Х18 долгое время не требует дополнительной заточки, остается острым, долго служит. Еще одним важным достоинством таких ножей является их демократичная цена при высоких потребительских свойствах материала.

Из недостатков отмечаются технологические сложности при обработке, а в быту не стоит использовать нож, давая большие поперечные нагрузки на излом – он может переломиться, если толщина обуха не превышает 4 мм.

Состав серого чугуна и его структура

Параметры и свойства сплава напрямую зависят от режима охлаждения, дело в том, что именно во время охлаждения формируется структура материала.

В процессе медленного охлаждения происходит образование немалых кристаллов железа, а сочетание металла и углерода становится перлитным. В ходе такого охлаждения происходит не только увеличение размера кристаллов металла, но и углеродных включений. Такое сочетание приводит к тому, что перлитный материал имеет не только высокую прочность, но и повышенную хрупкость.

Оценка структуры СЧ  определяет:

размеры включений графита, измеряя в микрометрах (МКМ), их распределение, количество (в %), вид структуры металлической основы и при наличии перлита — его дисперсность.

По строению металлической основы серые чугуны делят на:

1. перлитные — в составе структуры перлит и графит;
2. ферритно-перлитные — феррит, перлит и графит;
3. ферритные — структура состоит из феррита и графита.

Какая основа будет зависит от скорости охлаждения после затвердевания.

Для обозначения частей микроструктуры чугун этого типа используют терминологию определенную в ГОСТ 3443-87, например, пластинчатый графит обозначают буквами ПГ. Углерод включен в материал в следующих формах.

• пластинчатая прямолинейная, ее обозначают ПГ_Ф1;
• пластинчатая завихреная — ПГ_Ф2;
• игольчатая — ПГ_Ф3;
• гнездообразная -ПГ_Ф4.

Первоочередную значимость для приобретения требуемых параметров чугунной отливки имеет его структура, именно поэтому при выполнении заготовок требуется тщательное выполнение технологии плавления и заливания сырья. Для обретения требуемых параметров серого чугуна и устранения дефектов применяют операцию модификации.

В составе СЧ, в зависимости от его марки, могут входить следующие вещества:

Основа — Fe (железо), остальное:

• C (углерод) — 2,9-3,7%;
• Si (кремний) -1,2-2,6%;
• Mn (марганец) — 0,5-1,1;
• P (фосфор) не больше 0,2-0,3%;
• S (сера) не больше 0,12-0,15%.

Допустимо легирование серого чугуна с использованием таких веществ как Cr, Ni, Cu,  и некоторыми другими элементами.

Кремний в составе увеличивает графитизацию углерода. Марганец несмотря на то что затрудняет графитизацию, улучшает его механические свойства.

Химический состав СЧ определен в ГОСТ 1412-85. Серый чугун производят во многих странах мира, в США аналогом этого материала считается A48-30B, в Британии BS 200 или 220, в КНР GB HT 20, в Европейском союзе EN-JL1030 FG20.

Особенности чугунов

Чугун – железоуглеродистый сплав, выплавляемый с использованием топлива из магнитного, красного или бурого железняка, с добавлением специальных неорганических веществ – плавней (флюсов).

Очень многие не видят принципиальных отличий между сталью и чугуном, ошибочно предполагая, будто это одно и тоже. 

Оба продукта металлургии являются сплавами – состоят из нескольких компонентов, одним из которых является железо.

Технологические свойства:

• у стали – деформационные (штамповка, вальцевание, ковка); 
• у чугуна – литейные.

Присутствие углерода:

• сталь – 0,02 — 2,14 %; 
• чугун – 2,14 — 6,67 %.

Внешние отличия: 

• чугун темный и матовый; 
• сталь серебристая и блестящая.

Различные физические характеристики

У чугуна:

• выше литейные качества; 
• легко обрабатывается резанием;
• имеет меньший вес;
• ниже температура плавления.

К минусам чугуна можно отнести:

• малая пластичность;
• хрупкость;
• слабо поддаётся ковке и сварке.

У чугуна низкая себестоимость, он дешевле стали.

Добавки и примеси

Весь поставляемый чугун регламентирован ГОСТами по своему химическому составу и содержанию примесей. Чугунное литьё, помимо железа, имеет в себе некоторые «ингредиенты», влияющие на конечный продукт и добавляющие определенные особенности:

• углероды – увеличивают твердость сплава;
• кремний – улучшает литейные качества;
• марганец – придает крепость;
• сера — «загущает», ограничивает жидкотекучесть чугуна.
• фосфор вызывает образование трещин в холодном состоянии и снижает механические параметры.

С целью улучшения исходного материала чугун легируют, то есть вводят различные легирующие добавки, изменяющие физические и/или химические свойства. 

Легирующие добавки:

• цирконий;
• алюминий;
• молибден;
• титан;
• ванадий;
• медь;
• хром.

Чугуны с большим содержанием кремния и марганца в составе относят к легированным.

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.

Виды чугуна по ГОСТ.

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.

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.

Свойства чугуна

Основные свойства чугуна – это хорошие литейные качества, хрупкость (значительно выше, чем у сталей) и твердость. Свойства чугуна могут отличаться в зависимости от его компонентов. В состав чугуна входят следующие элементы:

Si – кремний, в составе менее 4,3%, является вторым по важности элементом после углерода, придает материалу мягкость и улучшает его жидкотекучесть, повышая этим литейные свойства;
Mn — марганец, в составе сплавов не более 2%, способствует увеличению прочности метала;
S – сера, содержание менее 0,7%, служит причиной «красноломкости», ухудшает текучесть сплава и его литейные характеристики;
P – фосфор, содержание менее 1,2%, служит причиной «хладноломкости», которая проявляется в виде трещин при охлаждении отливок, компонент ухудшает механические свойства сплава;
C – углерод, главный компонент чугуна, который придает ему основные качества, в зависимости от содержания, вида и формы этого компонента, производится разделение чугуна на сорта.

Чугун имеет ряд следующих механических свойств, приведенных в таблице. Остальные показатели: температура плавления, плотность, относительное удлинение, вязкость и твердость разительно отличаются для каждого сорта сплавов в отдельности.

Марки чугуна

Различаются некоторые виды, которые в свою очередь имеют отдельно разработанные марки чугуна, которые приведены в таблице.

Чугун литейный:

• Л1, Л2, Л3, Л4, Л5,
• Л6, ЛР1, ЛР2, ЛР3, ЛР4,
• ЛР5,ЛР6, ЛР7.

Чугун передельный:

• П1, П2, ПВК1, ПВК2, ПВК3,
• ПЛ1, ПЛ2, ПФ1, ПФ2, ПФ3.

Чугун серый:

• СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30,
• СЧ35.

Чугун ковкий:

• КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ45-7,
• КЧ50-5,КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3, КЧ70-2, КЧ80-1.5.

Чугун низколегированный:

• ЧН2Х, ЧН3ХМДШ, ЧНМШ, ЧНХМД, ЧНХМДШ,
• ЧНХТ, ЧС5, ЧС5Ш, ЧХ1, ЧХ2,
• ЧХ3, ЧХ3Т, ЧЮХШ.

Чугун высоколегированный:

• ЧГ6С3Ш, ЧГ7Х4, ЧГ8Д3, ЧН11Г7Ш, ЧН15Д3Ш,
• ЧН15Д7, ЧН19Х3Ш, ЧН20Д2Ш, ЧН4Х2, ЧС13,
• ЧС15, ЧС15М4, ЧС17, ЧС17М3, ЧХ16,
• ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ22С,  ЧХ28, ЧХ28Д2,
• ЧХ28П, ЧХ32, ЧХ9Н5, ЧЮ22Ш, ЧЮ30,
• ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2.

Чугун антифрикционный:

• АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2, АЧС-1,
• АЧС-2, АЧС-3, АЧС-4, АЧС-5, АЧС-6.

Чугун высоконикелевый:

• L-Ni35,  L-NiCr20-2, L-NiCr20-3, L-NiCr30-3, L-NiCuCr15-6-2,
• L-NiCuCr15-6-3, L-NiMn13-7, L-NiSiCr20-5-3, L-NiSiCr30-5-5, S-Ni22,
• S-Ni35, S-NiCr20-2, S-NiCr20-3, S-NiCr30-1, S-NiCr30-3,
• S-NiCr35-3, S-NiMn13-7, S-NiMn23-4, S-NiSiCr20-5-2, S-NiSiCr30-5-5.

Чугун с шаровидным графитом:

• ВЧ100, ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50,
• ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80.

Чугун с вермикулярным графитом для отливок:

ЧВГ30,  ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45.

Обозначение марки чугуна

Обозначение марки чугуна имеет ряд установленных ГОСТ правил обозначения. Среди них буквенное обозначение основного характера или назначения металла: КЧ – ковкий, ВЧ – высокопрочный, СЧ – серый, П – передельный, Л – литейный. Также приняты основные типы обозначений чугунов:

ПЛ1, ПЛ2 – передельный для отливок;
П1, П2 – передельный;
ПВК1, ПВК2, ПВК3 – высококачественный передельный;
ПФ1, ПФ2, ПФ3 – фосфористый передельный;
СЧ – с пластинчатым графитом (важно знать, что цифровое обозначение, стоящее после букв, обозначает величину временного сопротивления разрыву, изменяемое в кгс/мм);
АЧ – антифрикционный;
АЧС – антифрикционный серый чугун;
АЧВ – высокопрочный антифрикционный;
ВЧ – с шаровидным графитом (цифровое обозначение после буквенного, показывает сопротивление разрыву);
Ч – легированный чугун, отличающийся специальными свойствами.

Изготовление планок с пазами в домашних условиях

Нередко приходится мастерить дома мебель или делать ремонт, обходясь самыми простыми методами и тем, что под рукой.

Если возникла необходимость выпилить паз в доске своими руками, запаситесь терпением и нужными инструментами:

1. Циркулярная пила. Наиболее практичный инструмент, но есть она, к сожалению, не у всех.
2. Обычная ножовка для дерева. Работать ею придется дольше, зато уж эту принадлежность можно найти в каждом доме.
3. Электрическая дрель. Она тоже довольно доступна, но перед тем, как сделать паз в доске дрелью, желательно потренироваться на ненужном бруске, отрабатывая навык.

Изготовление паза дисковой пилой

В качестве материала оптимальны деревянная доска, бруски и тому подобное. Цена на исходное сырье минимальная, в крайнем случае, используется то, что найдется в хозяйстве. Наиболее удачное решение – концевое соединение сквозной, одинарной открытой прямой.

Стык получится прочным и надежным:

1. Рекомендуется выполнять шипы с толщиной ¼ от толщины планки и паз такого же размера.
2. Высота и длина паза должны соответствовать размерам планки.
3. Приготовьте карандаш и линейку для разметки.
4. Определитесь с координатами пропила и отметьте его.
5. Пропил должен выполняться по линии внутри той стороны, которая будет затем отделена.
6. Для циркулярной пилы инструкция рекомендует ширину полотна в 2-4 мм.
7. Пропиливание посередине отмеченной линии снимает 1-2 мм лишних, так как на каждой планке проделывается по две борозды.

1. Если вам нужно соединить две запчасти под углом в 90º, разрежьте заготовки под 45º на концах.
2. Для концевого сквозного открытого на ус соединения (одинарного прямого) отметьте места пропилов на косых срезах планок.
3. Перед тем как с доски снять паз, еще раз проверьте правильность пропила со всех сторон.
4. Под угловое одинарное несквозное в проушину соединение вместо паза делается проушина. В данном случае ширину шипа оставляют неизменной, а длина составит 0,3-0,8 ширины присоединяемой доски.
5. Так как циркулярка закругляет края проушины, оставляя неизменной форму шипа, желательно доработать углы, обточив их рашпилем.

Паз при помощи дрели

Метод довольно трудоемкий, но его можно назвать альтернативой выше описанному. Если вам не удалось достать ручной фрезер, подготовьте дрель и стамеску, линейку и карандаш.

1. Подберите сверло с диаметром, соответствующим ширине будущей бороздки.
2. Чтобы угадать с глубиной паза, можно сделать отметку на самом сверле (например, нарисовать яркой краской).
3. Прочертите две параллельные линии по бруску на нужном расстоянии друг от друга.
4. Закрепив заготовку в тисках, высверливайте борозду, внимательно контролируя ровное по вертикали положение дрели и выдерживая глубину.
5. Все лишнее по окончании снимите острой стамеской и зачистьте наждачной шкуркой.

Физические и химические свойства чугуна

Физические свойства чугуна (плотность, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна.

Плотность чугуна.

Пренебрегав сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна.

где С, S, Р — массовые доли элементов,%;Сr — массовая доля графита, %;П0 — пористость, %;15 Ссв; 2,7 S; 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фосфидной эвтектики соответственно.

Приведенная формула дает вполне удовлетворительные совпадения с экспериментальными данными.

В табл. 1 приведена плотность различных групп чугунов.

Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, а некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые).

Таблица 1. Плотность чугуна Группа чугуна Марка чугуна Структура Плотность, т/м2

Белый	—	Перлит, карбиды	7,4-7,75
С пластинчатым графитом	СЧ15, СЧ18	Ферритная, ферритноперлитная	6,8-7,2
СЧ20-СЧ25	Перлитная	7,0-7,3
СЧ30, СЧ35	Перлитная	7,2-7,4
Высокопрочный с вермикулярным или шаровидным графитом	ВЧ 35-ВЧ 45	Ферритная	7,1-7,2
ВЧ 60-ВЧ 80	Перлитная	7,2-7,3
ВЧ 100	Бейнитная	7,2-7,35
Ковкий	КЧ 30-6/КЧ 37-12	Ферритная	7,2-7,24
КЧ 45-7/КЧ 65-3	Перлитная	7,3-7,5
Легированный	Никелевый с 34-36% Ni	Аустенитная	7,5-7,7
Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 — нерезист	—	7,4-7,6
Хромовый тип ЧХ28, ЧХ32	—	7,3-7,6
Хромово-никелевый	—	7,6-7,8
Кремнистый типа С15, С17	Ферритная	6,7-7,0
Чугун с 12% Mn	—	7,1-7,3
Алюминиевый: с 5-8% Al типа ЧЮ22Ш — чугаль	—	6,4-6,7
Ферритная	5,6-6,0

У серых чугунов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.

Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содержании кремния, перлита и графита) характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритизации матрицы.

Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и мелью, плотность которых больше, чем у железа.

При легировании марганцем плотность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугунов.

Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 До 1,2% в зависимости от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою очередь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях крупных отливок может быть на 5% меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10% меньше, чем на периферии.

Плотность графитизированного чугуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитизации и укрупнения графита:

Толщина стенки, мм Плотность, т/м3

10	12,5	25	37
7,23	7,14	7,08	7,02

С увеличением жесткости форма Уменьшается предусадочное расширение, а следовательно, и усадочная пористость. Поэтому отливки, полученные в металлические формы, при прочих равных условиях более плотные, чем отливки, изготовленные в песчаных формах.

metiz-bearing.ru

Общепринятая маркировка металла

Согласно с рекомендациями ГОСТ 1215–79, маркировка ковкого чугуна включает в себя первые буквы его наименования – КЧ. Прописанное число, состоящее из двух цифр, отображает показатель временного сопротивления или предел стойкости к деформации и разрушению, измеряемый в 10 МПа – КЧ 70. Цифра, прописанная через дефис, отражает величину пластической деформации во время растяжения с единицей измерения «%» (относительное удлинения) – КЧ70-2.

Вдобавок к этому, марки ковких сплавов классифицируются в зависимости от их структур. К ферритному и ферритно-перлитному классу относятся КЧ с относительно низкими пределами стойкости к разрушениям и более высокими процентами относительного удлинения. Сплавы с перлитовой структурой представлены с высокими значениями временного сопротивления и со сравнительно низкими показателями относительного удлинения.

По данным ГОСТ 26358, можно определить такие свойства марок ковкого чугуна, как:

• временное сопротивление разрыву;
• твёрдость по Бринеллю (НВ);
• относительное удлинение.

Химический состав

Основные свойства и химический состав серого чугуна регламентируются ГОСТом 1412-85.

Оптимальное содержание углерода составляет 2,4-3,7%. При более низкой концентрации он полностью растворится в железе, а ее превышение приведет к потере твердости и упругости.

Кремний – 1,2-2,5%. Он участвует в процессе графитизации, повышая твердость металла и снижая его вязкость. Влияние углерода и кремния рассматривается в совокупности, с учетом их суммарной концентрации.

Сера соединяется с железом с образованием сульфида FeS, который снижает свойства прочности и пластичности сплава. Допускается содержание серы не более 0,12-0,15%.

Марганец смягчает вредное влияние серы и способствует образованию свободных карбидов железа. Его количество определяется содержанием серы, и обычно составляет 0,5-1.1%.

Концентрация фосфора не превышает 0,2-0,3%. Элемент образует включения фосфидной эвтектики, увеличивая твердость и износоустойчивость.

В зависимости от марки допускается включение в состав серого чугуна:

• хрома – он увеличивает карбидообразование, а с этим процессом повышаются твердость и прочность материала;
• олова, способствующего равномерному распределению твердости по разным сечениям;
• никеля и молибдена – для повышения сопротивляемости коррозийным процессам и улучшения обрабатываемости;
• меди – ее присутствие способствует ускорению графитизации, увеличению упругости и стойкости к коррозии, улучшению обрабатываемости;
• сурьмы – до 0,08%, оказывает влияние на процессы кристаллизации.

Форма поиска

Сущность технологии

Применение

Из-за особых физико-механических качеств применение чугуна стало возможно в самых различных сферах:

1. Для производства различных деталей в машиностроительной отрасли. На протяжении многих лет именно этот сплав применяется при изготовлении самых различных деталей для двигателя внутреннего сгорания. При этом автопроизводители проводят изменение основных свойств материала путем его легирования, что необходимо для достижения уникальных качеств. Кроме этого, большое распространение получили тормозные колодки из данного сплава.
2. Изделия из чугуна могут выдерживать воздействие низкой температуры. Поэтому материал применяется при производстве техники и инструментов, которые эксплуатируются в жестких климатических условиях.
3. Ценится чугун в металлургической области. Это связано с невысокой стоимостью, которая во многом зависит от концентрации углерода и особенностей получаемой структуры. Высокие литейные качества также делают материал более привлекательным. Получаемые изделия характеризуются высокой прочностью и износостойкостью.
4. На протяжении нескольких последних десятилетий рассматриваемый сплав широко применяется при изготовлении сантехнического оборудования. Это связано с высокими антикоррозионными способностями, а также возможностью получения изделий самой различной формы. Примером можно назвать чугунные ванны и радиаторы, различные трубы, батареи и мойки. Несмотря на появление материалов, которые могли бы заменить чугун, подобные изделия пользуются большой популярностью. Это связано с тем, что они сохраняют первозданный вид на протяжении длительного периода эксплуатации.
5. Применяется сплав и для изготовления различных декоративных элементов, что связано с высокими литейными качествами. Примером можно назвать решетку для перил, различные статуэтки и многое другое.

Кроме этого, область применения зависит от нижеприведенных свойств рассматриваемого материала:

1. Некоторые марки обладают высокой прочностью, которая характерна для стали. Именно поэтому материал применяется даже после появления современных сплавов.
2. Чугунные изделия могут на протяжении длительного периода сохранять тепло. При этом тепловая энергия может равномерно распространяться по материалу. Эти качества стали использоваться при изготовлении отопительных радиаторов или других подобных изделий.
3. Принято считать, что чугун – экологически чистый материал. Именно поэтому его часто применяют при изготовлении различной посуды, к примеру, казана.
4. Высокая стойкость к воздействию кислотно-щелочной среды.
5. Высокая гигиеничность, так как все загрязняющие вещества могут легко удаляться с поверхности.
6. Рассматриваемый материал характеризуется достаточно длительным сроком службы при условии соблюдения рекомендаций по эксплуатации.
7. Входящие в состав химические вещества не могут нанести вреда здоровью.

https://youtube.com/watch?v=F6ApHPhpnok

В заключение отметим, что давно открытая технология производства рассматриваемого материала на протяжении многих лет оставалась практически неизменной. Это связано с тем, что при относительно невысоких затратах можно было получить большой объем расплавленного сплава. На сегодняшний день часто проводится производство материала из лома, что позволяет еще в большой степени снизить себестоимость получаемого продукта.

Удельная теплоемкость чугуна

В таблице представлены значения средней удельной теплоемкости чугуна и энтальпия (теплосодержание) серых чугунов различного состава в зависимости от температуры.Теплоемкость чугуна выражена в кДж/(кг·град) и указана в диапазоне от 100 до 1350°С. Из таблицы видно, что с повышением температуры значения массовой теплоемкости чугуна и его энтальпия возрастают.

То же можно сказать и про энтальпию серых чугунов. Значения удельной теплоемкости чугунов и их энтальпия имеют различие в зависимости от состава чугуна. Например, при температуре 200°С теплоемкость чугуна в зависимости от состава изменяется от 290,1 до 460,5 Дж/(кг·град). При нагревании чугуна до температуры 1300°С эта величина увеличивается и становится равной 800…900 Дж/(кг·град).