Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Родом из Азии. В слове «чугун» лингвисты усматривают тюркские корни. Так, к примеру, в азербайджанском языке «cugun» — обозначение для железа. Однако, литье чугуна – это работа не только с феррумом, но и углеродом.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Последнего в сплаве от 2-х до 4,5%. Состав создали в Китае в 6-ом веке. Европа переняла секрет производства в 14-ом. В России состав чугуна довели до совершенства лишь к 17-му. 

Лучший товар поставлял литейный завод братьев Демидовых. Он расположился на Урале. За века чугун не утратил актуальности. Широкий спектр применения сплава обеспечивают его характеристики. С них и начнем.

Химические и физические свойства чугуна

Кроме железа и углерода материал чугун содержит и другие примеси. Так, плавку улучшают ванадий молибден. Для прочности добавляют кремний, марганец, серу, фосфор. Примесь каждого элемента меньше 1%. Тем не менее, без нее, чугун еще более хрупок.

Солидная примесь углерода лишает сплав пластичности, вязкости. Вот сталь, в которой 6-го элемента таблицы Менделеева менее 2%, ими отличается. Зачем же тогда добавляют «лишний» углерод в чугуновые трубы?

Цель – добиться исключительной твердости. По шкале Мооса она равна 7,5 баллов. Это больше, чем у кварца. До алмаза остается всего 2,5 балла.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Кроме твердости, неизменным свойством чугуна является температура его плавления – 1200 градусов Цельсия. В остальном, характеристики сплава зависят от его типа.

Основные виды чугуна: белый, серый, высокопрочный, ковкий и половинчатый. В первом сплаве весь углерод связан с железом. Fe3C называют цементитом. Он делает железо белым на изломе.

Отсюда и название чугуна. Разновидность материала особенно тверда, но и особенно хрупка, плохо поддается резке. В основном, из белого чугуна отливают шары. Их используют для перемалывания промышленного сырья.

Серый чугун содержит углерод не только в виде цементита, но и графита. Присутствие одновременно обеих форм именуют половинчатым чугуном. О роли в нем цементита сказано.

Графит же придает сплаву характерный цвет и добавляет пластичности. Серый чугун многокомпонентный. Кроме добавки углерода солидна примесь кремния – от 1,2 до 3,6%. В состав входят, так же, сера, фосфор и марганец.

Первая – вредная примесь, от которой не удается избавиться в процессе производства. А вот фосфор и марганец способствуют отбеливанию в поверхностных слоях. Так удается упрочнить оболочку деталей, улучшив при этом  их пластичность.

На свойства чугуна влияет не только состав, но и скорость охлаждения. Она меняет структуру металла. Белый сплав охлаждают быстрее. Серый чугун, напротив, формируют медленно.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Высокопрочный чугун содержит углерод в виде графита, причем шарообразного. Соотношение его поверхности к объему минимально. Это делает материал однородным и прочным.

По свойствам сплав близок к литой углеродистой стали. При этом, литейные свойства высокопрочного чугуна лучше, он легко поддается резке и сохраняет износостойкость.

Купить чугун ковкий стремятся вовсе не для того, чтобы его ковать. Этой процедуре не подается ни один из видов сплава. Название указывает лишь на то, что состав поддается обработке давлением, то есть материал наиболее пластичен.

Работают же с ним, как правило, методом литья. Углерод в ковкой смеси графитизирован. Поэтому, марганца в составе сплава минимум. Элемент препятствует графитизации. Немного и кремния. На нижней планке в 2%, так же, держится углерод.

Марки чугуна список в разы шире перечня его видов. Только у ковкого сплава 8 типов. У них разный состав, или же, процентное соотношение компонентов. Так, марка КЧ 30-6 содержит от 2,7 до 3,1% углерода, а в КЧ 37-12 его не больше 2,5%.

Применение чугуна

Твердость в сочетании с хорошими литейными свойствами делают сплав идеальным для создания прочных деталей сложной формы, к примеру, художественных оградок.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Такие можно увидеть на набережных Красноярска, Иркутска, Санкт-Петербурга. В северной столицы ковка чугуна применена и при создании ворот  Зимнего дворца.

Лом чугуна переплавляют, так же, на станины промышленных станков. Из прочного материала делают корпусные детали, посуду. Сковорода из чугуна выбирается при готовке блюд, требующих длительного томления.

Посуда долго нагревается, зато, отлично аккумулирует тепло. Жар распределяется равномерно. К тому же, чугун наделен антипригарными свойствами.

Они, как говориться, от природы. Особое покрытие здесь не причем. Поэтому, старинные сковороды не выходят из обихода, не смотря на модные модели с тефлоном.

Не исчезают с рынка и ванны из чугуна. Они тяжелы, но долговечны. К тому же, тяжесть – не только минус. За счет массы устраняются незаметные для человека вибрации, разрушающие линию стыка ванны со стенами. Микротрещины чреваты появлением в помещении плесени и грибка.

Среди сантехнического оборудования чугунными бывают и раковины, трубы, фитинги. Последние детали используют для соединения труб. Такая продукция почти изжила себя из-за сложности не только монтажа, но и демонтажа.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Требуется сварка чугуна. Это трудоемкая процедура, требующая сноровки. Соединить же современные трубы из пластика можно специальным паяльником, потратив в разы меньше времени и сил.

Производство чугуна направлено и на отрасль автомобилестроения. Прочный и износостойкий сплав идет на блоки цилиндров от двигателей внутреннего сгорания.

В дизельных же моторах из смеси железа с углеродом делают коленчатые валы. Как правило, чугун используют в бюджетных авто или специализированных, промышленных моделях.

Детали надежны, дешевы, но тяжелы. Сейчас, как известно, производители стремятся уменьшить массу машин. Это и сокращает долю чугунных элементов в современных автомобилях.

Из сплава феррума и углерода производили всем известные буржуйки. Есть и современные печи из чугуна. И покупают не только из-за ценника. Печи не деформируются при нагреве, что случается с моделями из других сплавов.

На высоте и теплопроводность чугунных изделий. Это делает их удобными для редкоотапливаемых площадей, или же помещений, требующих быстрого нагрева.

Добыча чугуна

Какой бы чугун ни был, это сплав. Добыть его невозможно. Смесь производят, а добывают компоненты для нее. В случае с чугуном, основной элемент – железо. Берут руды с ним и плавят в доменных печах. Топливо – каменный уголь в виде кокса. Иногда, берут мазут или природный газ.

Почему переплавляют руду, а не чистый металл? Потому что феррум не бывает самородным, всегда связан с другими элементами. Среди них и та самая пресловутая сера, от которой не удается полностью избавиться в ходе переплавки. Но, в железных рудах есть и полезные примеси – те же хром и марганец.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Руда требует подготовки – дробления и грохочения, то есть разделения по размеру частиц. Лишь потом сырье загружается в печь вместе с флюсами. В ходе окислительно-восстановительной реакции получается чугун.

Железо восстанавливается и оксидов. При этом, сами восстановители окисляются. Процесс протекает лучше и быстрее в кислородной среде. Поэтому, газ специально подается в домену печь до конца реакции.

Цена чугуна

На чугун цена зависит от вида изделия, производителя. Чистый сплав не продается, лишь продукция из него. Так, сковорода обходится, в среднем, в 4000 рублей. Если же хочется казан для плова объемом в 225 литров, придется выложить 30-40 000.

10-литровый образец стоит около 7000 рублей. За кило дроби в 0,8 миллиметров просят около 2300 рублей. Простейшая печь-буржуйка обойдется покупателю минимум в 4500 рублей. Отопительные котлы из прочного сплава опустошат карман не меньше, чем на 30 000.

Основная же масса моделей стоит в районе 100-150 000 рублей. За ванны просят от 6000. За чугунный радиатор придется выложить от 650-ти рублей. Дешевле всего лом. Килограмм чугуна оценивают всего в 7-10 рублей.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chugun-svojstva-chuguna-primenenie-chuguna/

Температура расплавления, свойства и самостоятельная плавка чугуна

Чугун – сплав на основе железа и углерода. От стали он отличается содержанием последнего – 2% и больше. В отдельных марках содержится до 4% углерода. Чаще всего используют сплав с содержанием углерода 3-3,5%.

Это литейный материал. Для такого металла на первый план выходят такие его свойства, как температура плавления, а также его тепловые свойства – теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность. Как разные химические элементы влияют на качество этого металла и можно ли его плавить самостоятельно – об этом пойдет речь в статье.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Тепловые свойства чугуна

Важная категория физических свойств материала – его тепловые свойства. К ним относятся:

  • Теплоемкость.
  • Теплопроводность.
  • Температуропроводность.
  • Коэффициент теплового расширения.

Все они зависят от состава, структуры, а значит от марки сплава. Кроме того, эти свойства металла меняются с изменением его температуры (так называемое правило смещения). Характер этой зависимости и основные физические свойства приведены в таблице.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Теплоемкость (с)

Это количество теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы его температура возросла на один Кельвин (далее все величины переведены в градус Цельсия).

Теплоемкость зависит от состава сплава, а также от температуры (Т). Чем выше Т, тем больше теплоемкость. Если температура выше Т фазовых превращений, но ниже Т плавления, то

  • с = 0,18 кал/(Г˚С)
  • при Т, превышающей температуру плавления:
  • с = 0,23±0,03 кал/(Г˚С)
  • Объемная теплоемкость (отношение теплоемкости к объему вещества) для приблизительных расчетов принята:
  • чугун в твердом состоянии с’ = 1 кал/(см3Г˚С)
  • расплавленный с’ = 1,5 кал/(см3Г˚С)

Теплопроводность (λ)

Это количественная характеристика способности тела проводить тепло. Для теплопроводности не действует правило смещения. Температура материала повышается – λ понижается. Она зависит от состава сплава, а в большей степени от его структуры. Вещества, увеличивающие степень графитизации, повышают теплопроводность, а вещества, препятствующие образованию графита, понижают.

Кстати, теплопроводность расплавленного чугуна намного меньше, чем твердого. Но из-за конвекции она больше, чем λ твердого металла.

  1. Теплопроводность для разных марок лежит в пределах:
  2. λ =0,08…0,13 кал/ (см·сек оС)
  3. Теплопроводность и другие теплофизические свойства в зависимости от температуры сплава приведены в конце раздела.

Температуропроводность (α)

Это физическая величина, показывающая, насколько быстро меняется температура тела. Равна отношению теплопроводности к объёмной теплоёмкости.

  • Для приблизительных расчетов можно принять:
  • α=λ для твердого металла (равна его теплопроводности);
  • α=0,03 см2/сек для жидкого.

Температура плавления

У этого сплава хорошие литейные свойства. Лучше, чем у стали. Жидкотекучесть высокая, а усадка мала (около 1%). Его можно расплавить при температуре на 300-400 градусов ниже чем у стали. Температура плавления чугуна:

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Влияние химических элементов на свойства металла

Какой он бывает

Структура чугуна – это железная основа с графитовыми (углеродными) вкраплениями. Этот материал различают не по составу, а по форме углерода в нем:

  • Белый чугун (БЧ). Содержит карбид (цементит) – это форма углерода, такая же, как в стали. Имеет на сломе беловатый цвет. Очень твердый и хрупкий. В чистом виде почти не используется.
  • Серый чугун (СЧ). Содержит углерод в форме пластинчатого графита. Такие включения плохо влияют на качество материала. Для изменения формы зерен графита существуют специальные методы плавки и дальнейшей обработки. Графит в СЧ может быть и в форме волокон («червеобразная» форма) – так называемый вермикулярный графит (от латинского слова vermiculus – червь, как вермишель).
  • Высокопрочный. Шаровидная форма графитовых зерен. Получают введением в сплав магния.
  • Ковкий чугун. Для получения отжигают БЧ. Графитные зерна в виде хлопьев.
Читайте также:  Рубильник перекидной для генератора: особенности, принцип работы, критерии выбора

В итоге главное отличие его (кроме белого) от стали — наличие структуре графита. А разная форма графита определяет свойства разных марок.

Условно графитные зерна – это пустоты, трещины, а чугун – это сталь, испещренная микроскопическими трещинами.

Соответственно, чем больше пустот, тем хуже качество металла. Имеет значение также форма и взаиморасположение включений.

Однако нельзя принимать графитные зерна как исключительно вредные. Из-за присутствия графита данный материал легче обрабатывать резанием, стружка становится более ломкой. Кроме того, он хорошо противостоит трению также из-за графита.

Примеси

Конечно, этот металл содержит не только железо и углерод. В него входят те же элементы, что и в стальные сплавы – фосфор, марганец, сера, кремний и другие. Эти добавки косвенно влияют на особенности сплава – они изменяют ход графитизации. Именно от этого параметра и зависят качества материала.

  • Фосфор. Мало влияет на образование графита. Но все равно он нужен, потому как улучшает жидкотекучесть. Твердые включения фосфора обеспечивают высокую твердость и износостойкость металла.
  • Марганец. Мешает графитизации, как бы «отбеливает» чугун.
  • Сера. Как и кремний, способствует отбеливанию металла, да еще и ухудшает жидкотекучесть. Количество серы в сплаве ограничивают. Для мелкого литья не больше 0,08%, для деталей больше – до 0,1-0,12%.
  • Кремний. Сильно влияет на свойства материала, увеличивая графитизацию. В металле может содержаться от 0,3-0,5 до 3-5% кремния. Варьируя количество кремния, получают сплав с разными свойствами – от белого до высокопрочного.
  • Магний. Помогает получить материал с шаровидной формой зерен. Градус кипения магния низкий (1107˚С). По этой и другим причинам ввод магния в сплав затруднителен. Чтобы избежать его кипения, выплавку материала ведут с применением различных способов ввода магния.

Кроме обычных примесей, чугун может содержать и другие вещества. Это так называемый легированный материал. Хром, молибден, ванадий мешают процессу образования графита. Медь, никель и большинство других веществ, графитизации способствуют.

Температура плавления стали: физическая таблица, виды и свойства чугуна

Технология самостоятельной плавки

Непромышленное выплавление чугуна – процесс очень трудоемкий. Выплавить своими руками отливки заводского качества в кустарных условиях невозможно.

Дома выплавлять этот металл нельзя. Нужно отдельное вентилируемое помещение – гараж, например. Плавку ведут в печах. В промышленности используют доменные печи, вагранки и индукционные печи.

Доменная печь – промышленный агрегат, способный расплавлять металл в огромных масштабах. В ней можно переплавлять железорудное сырье. После запуска она работает без перерыва до 5-6, а то и до 10 лет.

Затем ее останавливают, проводят обслуживание и снова запускают. Расплавление металла проходит в присутствии газов для улучшения качества материала. Для малого и среднего производства такие печи не подходят.

Топливо – кокс.

Вагранка – печь шахтного типа, как и доменная. От последней она отличается тем, что в ней не поддерживается специальный состав газов. В ней плавят не руду, а железный лом. Она больше подходит для малого производства.

Индукционная печь – современный тип оборудования. Процессом плавки в такой печи можно управлять, регулировать температуру, время нагрева и состав шихты.

Плавку ведут в тиглях из огнеупорной глины или кирпича. Стальные не подходят, хотя сталь начинает плавиться при температуре большей, чем чугун. Обязателен флюс – вещество, способствующее образованию легкоплавкого шлака.

Например, известняк (CaCO3), плавиковый шпат (CaF2). Для получения серого, а не белого чугуна в шихту добавляют ферросилиций (сплав железа с кремнием). Он улучшает образования зерен графита.

После расплавления металл выливают в песчаную или металлическую форму.

Литье металла – работа взрыво- и пожароопасная. Кроме того, необходимо обладать определенными знаниями в области металлургии. Для организации производства нужно будет оформить документацию, пройти проверки, получить разрешение и лицензию на работу.

Рекомендуем также к прочтению:

Классификация чугуна и его виды

Источник: https://oxmetall.ru/metalli/chugun/temperatura-plavleniya

Плавление чугуна: оптимальная температура, классификация материала, сравнение со сталью

Классификация материала

Данный материал более хрупкий, нежели сталь. Он способен разрушаться без заметных деформаций. Углерод в сплаве имеет вид графита и цементита либо каждое вещество представлено по отдельности. Разновидности чугуна появляются в связи с их формой и количеством:

  • Белый. Весь углерод находится в виде цементита. Данный цвет у материала виден на изломе. Его можно охарактеризовать как хрупкий, но твердый. Его обрабатывают, главным образом, для получения ковкой разновидности.
  • Серый. Углерод в виде пластичной формы графита. Характеризуется как мягкий, хорошо поддающийся обработке, при которой используются низкие температуры плавления.
  • Ковкий. Этот тип назван условно, так как материал не подвергается ковке. Данный вид получается в результате продолжительного обжига белого, после чего образуется графит. На свойства материала негативно влияет нагрев более 900 градусов, а также скорость охлаждения графита. В результате чего затрудняется процесс сварки и обработки.
  • Высокопрочный. В нем содержится шаровидный графит, который образуется посредством кристаллизации.

Отличия стали от чугуна

Разница материалов выражается в следующем:

  • Чугун менее тверд и прочен, чем сталь.
  • Сталь тяжелее и имеет более высокую температуру плавления.
  • Так как в стали более низкое содержание углерода, она лучше поддается обработке (ковке, резке, сварке, прокатке). По этой причине изделия из чугуна делают способом литья.
  • Чугунные изделия пористые (из-за литья), поэтому теплопроводность их ниже.
  • Художественные изделия из стали обладают блеском и блестят, из чугуна они черные и матовые.
  • Чугун — это первичный продукт черной металлургии, а сталь — конечный.
  • Сталь, как правило, подвергают процедуре закалки.
  • Изделия из чугуна получаются в процессе литья, а стальные изделия бывают коваными и сварными.

Чугун: температура плавления

Плюсы материала

У этого материала хорошие литейные свойства, обладает неплохой жидкотекучестью, более низкой температурой плавления по сравнению со сталью и ковким чугуном. Данные свойства учитывают при изготовлении формы.

Чаще всего применяют для сварки материала с латунью газообразный флюс. Также используют чугунные прутки с медным покрытием, которые улучшают смачиваемость окантовки наплавляемым металлом.

Применяют прутки из эвтектического чугуна, его температура плавления находится в диапазоне 1050 — 1200 градусов. Сварка происходит и благодаря флюсам, которые употребляются в виде пасты.

Если отсутствуют специальные чугунные прутки или латунь Л-62, то трещины в деталях из данного материала можно заварить проволокой, которая сделана из электролитической красной меди.

Значительно выше температуры плавления перегрев чугуна, что приводит к тому, что эти взвешенные частицы растворяются, возможно, не полностью, а это затрудняет образование графита. В ряде случаев он может возникнуть при добавлении к чугуну различных веществ, отчего возникнут дополнительные центры кристаллизации графита.

Чугун имеет лучшие литейные свойства, если его сравнивать со сталью. Удобство в работе, а также хорошая жидкотекучесть и заполняемость формы обеспечивается благодаря более низкой температуре плавления и завершающему процессу кристаллизации при постоянной температуре.

Вышеперечисленные преимущества чугуна превращают материал в ценный конструктивный материал, который широко применяется в деталях машин, когда они не подвергаются значительным растягивающим и ударным нагрузкам.

Температура плавления полусинтетического материала

Полусинтетический чугун плавится посредством плавления шихты, при этом диапазон температуры колеблется в промежутке 1400-1450 градусов.

После расплавления шихты хранение чугуна в тигле печи осуществляется при незначительном перегреве, не превышающем температуру плавления на сто градусов.

Что нужно делать чтобы создался шлаковый покров? Когда шихта постепенно начнет расплавляться, на зеркало металла нужно давать бой стекла либо прокаленный кварцевый песок.

Виды сварок

Реализовать газовую сварку следует за счет оплавления пламенем частей соединяемых элементов и прутка из присадочного металла. Данная сварка используется для того, чтобы соединить металлические детали, неметаллические элементы и сплавы, которые имеют различную температуру плавления, при этом толщина должна быть не более 30 мм. Чтобы ее устроить не нужно прибегать к помощи электроэнергии.

Широко применяется электродуговая сварка. Благодаря электрической дуге оплавленный металл, который соединяет в себе различные элементы, вступает во взаимодействие с металлом электрода, образуя прочный шов.

Чтобы шов не окислился, электрод покрывают защитным веществом, например, для этого используют флюс или инертные газы (аргон, гелий).

Электродуговой сваркой посредством различных методов действия (вручную, на полуавтоматах и автоматах) производят соединение деталей из чугуна, конструкционных сталей, медных, алюминиевых и других сплавов.

От углерода, который содержится в составе материала, зависит температура плавления. Чем его больше, тем температура ниже, а текучесть при нагреве выше. Из этого можно заключить, что материал жидкотекучий, хрупкий, непластичный и трудно поддается обработке. Его удельный вес равен 6,9 Г/см3. Температура плавления находится в интервале 1150-1250 градусов.

  • Виталий Данилович Орлов
  • Распечатать

Источник: https://stanok.guru/metalloprokat/truboprokat/chugun-temperatura-plavleniya-materiala.html

Классификация чугуна — виды

«Железное литьё» известно человечеству с незапамятных времен. В наше время оно широко используется во многих сферах народного хозяйства и носит название – чугун. И если о коленвалах, картерах редукторов, ступицах колес, арматуре обычный человек может и не знать, то о сковородках, чугунках, радиаторах, ваннах, решетках и других чугунных изделиях знают все.

Металлургическая промышленность производит разные простые и специальные виды чугуна, для каждого из которых существует своя сфера применения.

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.

Чугун выступает сырьём для производства стали.

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.
  1. У чугуна низкая себестоимость, он дешевле стали.
  2. Добавки и примеси
  3. 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.
Читайте также:  Выбираем садовый измельчитель: бензиновый или электропривод, что подойдёт для травы и веток

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.

Классификация чугунов

Металлургическая промышленность выпускает разные виды чугуна. Сорт зависит от участвующих в сплаве форм графита или цементита и остальных компонентов.

Серый чугун (СЧ)

Обозначают буквами СЧ. На разрезе – серовато-черный, что обусловлено присутствием графита, этого природного цвета. В составе также присутствуют различные примеси, в том числе и кремний.

Этот вид чугуна, свободно поддающийся резке и часто употребляющийся в машиностроительной отрасли для «неосновных» деталей, при добавлении фосфора становится жидкотекучим.

Применим для всех видов литья, в том числе художественного.

Белый чугун

На разрезе светлый, благодаря присутствию карбида железа. Подвергается дальнейшей переработке на ковкий чугун и сталь. Поэтому сорт называют передельным. Свойства – хрупкость и твердость, слабо обрабатываемый, не годится для самостоятельного использования. Твердый, слабо подвержен обработке, хрупкий – такие свойства делают его непригодным для самостоятельного использования.

Ковкий чугун

Обозначение — КЧ. При длительном отжиге белый чугун преобразуется в ковкий.

Свойства – не поддаётся обработке давлением, но при этом обладает повышенной сопротивляемостью ударам и прочностью при растяжении. Ковкий чугун подходит для изготовления деталей усложненной конфигурации.

Высокопрочный 

Маркируют буквами ВЧ. Получают при введении в серый жидкий чугун спецдобавок, для придания графиту сфероидальной формы. Высокопрочный вид чугуна применяют для изготовления ответственных деталей – шестерён, коленвалов, поршней, которые должны иметь высокую износоустойчивость.

Форма выпуска передельного и литейного видов – специальные формы – чушки. Современные технологии позволяют получить полуфабрикаты, квадратные, листовые, пластинчатые, брусковые заготовки разновидностей чугуна.

В зависимости от назначения и химсостава выделяют следующие разновидности чугуна:

  1. ферросплавы 
  2. легированные.

Они имеют названия, соответствующие металлам-добавкам:

  • циркониевые;
  • хромистые;
  • ванадиевые; 
  • медные;
  • титановые.

Легированные виды более всего востребованы в производстве агрегатов, механизмов, узлов и деталей, работающих в особо неблагоприятных средах и условиях.

Чугун, отличающийся увеличенным процентным включением ферромарганца или ферросилиция, относят к специальным – ферросплавам. Добавляются в сталеплавильном производстве для выделения кислорода – раскисления.

К легированным чугунам относят:

  1. Антифрикционные;
  2. Жаростойкие;
  3. Жаропрочные;
  4. Коррозионностойкие.

Антифрикционные виды маркируются первыми буквами АЧ. Например, АЧС — это антифрикционный серый чугун. Ещё можно увидеть маркировку АЧВ — антифрикционный высокопрочный чугун и АЧК — антифрикционный ковкий.

Жаростойкий вид маркируют буквами ЖЧ. Далее указывается буква обозначающая легирующий элемент. Например, ЖЧХ-2,5. Это жаростойкий чугун с добавлением хрома 2,5%.

  • К жаростойким относят марки: ЧН19ХЗШ.
  • К коррозионностойким: маркировка ЧНХТ, ЧН1МХД
  • Еще их называют специальными чугунами.

Производство

Технология промышленного извлечения железа из железосодержащего сырья и получение чугуна достаточно трудоёмкая и сложная. Нет смысла описывать все химические и технологические процессы и углубляться в терминологию. Изучить вопрос можно при желании в источниках по металлургии.

Чугун выплавляют из магнитного, красного, бурого железняка, на металлургических комбинатах, в специальных доменных печах. Топливом служит кокс, который частично могут заменять мазутом или газом.

Руда проходит предварительную подготовку, прежде чем попасть в доменную печь. Помимо руды и топлива, для плавки используют флюсы – известняки, необходимые для образования шлака и удаления серы из расплава.

Методы подготовки зависят от качества руды – это дробление, сортировка, окусковывание, обогащение и другие.

Пройдя все сложные процессы, руда превращается в шихту, которая непрерывно загружается в доменную печь.

Через фурмы в нижней части подается раскаленный воздух, обогащенный кислородом и природный газ, который сгорает под воздействием высоких температур, образуя диоксид кислорода. Поднимаясь выше, газ соединяется с кислородом и с еще не сгоревшим углеродом, преобразуясь в угарный газ СО. Он вступает в реакцию с оксидами железа, «отбирая» у них кислород.

В результате образуется почти чистый металл. Расплавленная чугунная масса стекает в горн. Несгораемые остатки также стекают вниз.

Готовый чугун сливают через определенные промежутки времени в специальные ковши.

Пока в печи идет процесс плавки, отверстие, через которое выпускают чугун, забивают специальной пробкой из тугоплавкой массы. Чтобы выпустить металл, в пробке пробивают отверстие. По специальным каналам в полу цеха поток расплавленного металла течет «красным сливом».

Жидкий шлак также выпускают из печи по другому каналу.

С каждой плавки берется проба. Металл заливают в специальную форму и делают анализ. Все процессы автоматизированы. За ними следят операторы.

А простому обывателю домна представляется гигантской пробиркой, в которой происходит «таинство» превращения железной руды в чугун.

Преимущества «железного литья»

Чугуны, как и любые материалы, имеют определенные плюсы и минусы, при эксплуатации различной продукции из них – запчастей к автомобилям, деталей станков, сантехнического оборудования и других изделий.

Преимущества

  • экологичность;
  • способность сохранять температуру;
  • высокая теплоотдача;
  • устойчивость к перепадам температур;
  • устойчивость к кислотам и щелочам;
  • коррозионная устойчивость;
  • некоторые виды – повышенной прочности, что позволяет сравнивать со сталью;
  • износостойкость;
  • долговечность.

Недостатки:

  • хрупкость, при сборке следует соблюдать осторожность;
  • большой вес изделий;
  • ржавеет при длительном контакте с водой.

Основу черной металлургии в нашей стране составляет производство чугуна, стали и проката. Крупнейшим потребителем «железного литья» являются такие стратегически важные отрасли как металлообработка, машиностроение, строительство, транспорт, легкая промышленность, химическая и другие.

Железное литьё не сдает свои позиции и в производстве товаров народного потребления – чугунные котлы, сковородки, утятницы, ограды. Искусные мастера из этого металла создают самые настоящие произведения искусства – каминные решетки, ограды, скамейки, перила, украшая их ажурными чугунными кружевами.

Источник: https://prompriem.ru/chugun/vidy.html

ПОИСК

    Ферросплавы применяют для раскисления чугуна и сТали (ферромарганец, ферросилиций) или их легирования (феррованадий, феррохром, ферровольфрам и др.). Ферросплавы имеют более низкую чем соответствующие элементы, температуру плавления, что облегчает их введение в жидкие сталь и чугун. [c.47]

    НОСТЬ характерна для большинства веществ.

Если V (ж) — У(т) < О, то (1Т/(1Р < 0. Следовательно, когда плавление вещества происходит с уменьшением объема системы, с повышением внешнего давления температура плавления вещества уменьшается. Такая закономерность справедлива для меньшего числа веществ, например для воды, галлия, висмута, некоторых сортов чугуна.

Для равновесия жидкость пар уравнение Клапейрона—Клаузиуса принимает вид [c.328]

    Что имеет более низкую температуру плавления чугун обоих типов или чистое железо  [c.397]

    Как белый, так и серый чугун содержат примеси, которые снижают температуру плавления по сравнению с чистым железом- Таким образом, чугун обоих типов плавится при более низкой температуре, чем чистое железо. [c.399]

    Во всех указанных случаях (дР/дТ) > 0. Исключение составляют лишь Р — 7-кривые процессов плавления льда,висмута, галлия и некоторых сортов чугуна они имеют отрицательный угловой коэффициент. Этим объясняется, в частности, одна из аномалий воды, имеющая огромное практическое значение понижение температуры плавления льда с ростом давления.

Эта аномалия в соответствии с принципом смещения равновесия обусловлена сжатием при плавлении. Она наблюдается лишь до 2200 атм выше этого давления AV меняет знак, ибо лед переходит в модификацию более плотную, чем вода . Исследования Бриджмена и Таммана показали, что лед существует в нескольких формах (см. рис. 52). [c.

186]

    Доменный процесс приводит к получению чугуна. Чугун плавится приблизительно при МОО°С, тогда как температура плавления чистого железа выше 1500°С. Более низкая температура плавления чугуна объясняется наличием в нем различных примесей. [c.395]

    Получаемый продукт называется чугуном. Он состоит из железа — около 95% и примесей, понижающих температуру плавления углерода — до 4,5%, кремния — до 3%, марганца — до 2,5% вредные примеси сера — от 0,004 до 0,08% и фосфор — от 0,06 до 2,5%. [c.349]

    Фигурные детали из расплавов металлов изготовляют в литейных формах многократного либо одноразового использования [1, 2].

Литейные формы многократного использования (постоянные), изготовленные из металла, графита или керамики, применяют при разливке цветных металлов с низкой температурой плавления.

Литейные формы одноразового пользования, изготовленные из формовочного песка, неорганических или органических связующих и различных добавок, применяют при разливке чугуна и других металлов.

Расплавленный металл выливают в полость литейной формы, где он затвердевает в отливку нужной конфигурации. Под действием высокой температуры расплавленного металла форма становится хрупкой и легко удаляется с отливки для каждой разливки металла необходимо иметь одну форму и один стержень (рис. 14.1). [c.209]

    Необходимость получения больших масс железа вызывала увеличение объема доменных печей, применение каменного угля в виде кокса, содержащего большое количество серы. Повышение температуры доменного процесса позволило получать готовый продукт — чугун — в жидком состоянии, обеспечивая этим непрерывность процесса. Однако чугун — это сплав железа с углеродом растворяя в себе углерод, железо понижает свою температуру плавления и одновременно насыщается рядом примесей (Мп, 31, 8, Р), из которых сера и фосфор являются вредными. [c.362]

    У большинства веществ разность Уч— 1) положительна. Исключение составляют Н2О, В1, Оа и некоторые марки чугуна. При превращении лед — жидкая вода объем уменьшается (А / — отрицательная величина), поэтому температура плавления льда понижается при увеличении давления (на 0,007 °С при росте давления иа I ат). [c.56]

    Явление понижения температуры плавления растворов имеет важное значение как в природе, так и в технике.

Например, выплавка чугуна из железной руды существен-но облегчается тем, что температура плавления восстановленного железа понижается примерно на 400 °С благодаря тому, что в нем растворяется углерод и другие элементы.

То же относится и к тугоплавким оксидам, составляющим пустую породу, которые вместе с флюсами (СаО) образуют раствор (шлак), плавящийся при относительно низкой температуре. Это позволяет осуществлять непрерывно периодический процесс в доменных печах, выпуская из них жидкие чугун и шлак. [c.117]

    Температура плавления чистого железа превышает 15(Ю°С. Поскольку чугун содержит различные примеси, он плавится при более низкой температуре. [c.397]

    Происходит так называемое науглероживание железа, в ре-зультаге чего получается сплав железа с углеродом — чугун. Температура плавления чугуна (1140—1150°) ниже температуры плавления железа (1535°).

Кроме келеза и углерода, в состав чугуна входят кремний, марганец, сера, фосфор и некоторые другие примеси. Чугун и шлак накапливаются на дне горна печи. Удельный вес чугуна около 7, а удельный вес шлака равеп около 2,3.

Читайте также:  Советы по изготовлению воздушного компрессора своими руками

Поэтому слой шлака в i opne находится сверху слоя чугуна, предохраняя последний от окисления. [c.272]

    В промышленности железо выплавляют из руд путем его восстановления коксом при высоких температурах. При этом получают чугун, содержащий 93—95% (масс.) Fe, 2—4% (масс.) С и примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Чугун, по существу, является сплавом железа с перечисленными элементами.

Температура плавления чугуна (от 1050 до 1135°С) значительно ниже, чем чистого же- еза (1539 °С). Выплавку чугуна производят в специальных вертикальных печах — домнах, диаметром 6—8 и высотой 25—31 м и более (рис. 77). Кожух доменных печей изготавливают из стали, а футеровку — из огнеупорного кирпича.

[c.490]

    Чугун содержит Образующийся в домне расплавленный металл углерод, который выливают в изложницу, где он застывает в форме уменьшает его болванок или чушек . Чугун содержит ж4 % пластичность углерода. Присутствующий углерод снижает температуру плавления железа, увеличивает его твердость и уменьшает пластичность.

При удалении углерода получается ковкое железо. Его называют пудлинговое (сварочное, ковкое) железо. Значительная часть выплавляемого железа перерабатывается в сталь на сталелитейных заводах. Сталь содержит менее 1,5 % углерода, а также добавки металлов. Получено тысячи различных сталей с разными свойствами и используемые для различных целей (табл.

24.5). [c.536]

    Кристаллическое вещество ярко-желтого цвета. Температура плавления 127° С. Содержание основного вещества не менее 98%, pH 1%-ного водного раствора — 7,5—8,5. Растворимость ингибитора прн 25° С в воде — 4,0, этаноле—1,0 г/100 г.

Защищает от коррозии изделия из стали, чугуна, никеля, алюминия и его сплавов, серебра. Не защищает цинк, кадмий, магний и его сплавы. Воздействует на текстиль, дерево, пластик, бумагу, вызывает изменения окраски [c.

106]

    Исследования сухого трения чугуна в паре с никелем и сплавом константан при контактном давлении 0,2—0,4 МПа и скорости скольжения 1—8 м/с в вакууме (13,3 мПа) показали, что износ чугуна максимален при Гср — ЗОО С.

При 7 ср>300 С изнашивание уменьшается.

Когда температура всех контактирующих неровностей достигает температуры плавления, износ чугуна минимальный при этом образуется белый твердый поверхностный слой, который занимает более 70% трущейся поверхности. [c.20]

    Расплавленное железо, находящееся в нижней части доменной печи в контакте с коксом, содержит несколько процентов растворенного углерода (обычно около 3—4%), а также кремний, марганец, фосфор и, в меньших количествах, серу.

Эти примеси снижают температуру плавления с 1535 С (для чистого железа) примерно до 1200 °С. Такое железо часто отливают в слитки, называемые чушками] само железо, отлитое таким образом, называют доменным чугуном (чугуном первой плавки).

[c.547]

    Слушатели работали у доски, а я думал хорошо, что хитрые бразерсы не увидели возможности производства цемента в оловянной ванне. А ведь почти полная аналогия В одном случае — роликовый конвейер, непомерно усложненный из-за предельного измелу1ения роликов. В другом — трубный конвейер, тоже непомерно усложненный из-за предельного увеличения трубы.

В обоих случаях нужно раздробить объект на атомы, т. е. расплавить металл. Стекло и цементный клинкер родственны по химическому составу, значит, годится все та же оловянная ванна. Вот только температура для обработки клинкера требуется более высокая — до полутора тысяч градусов.

Впрочем, это облегчает выбор металла-носителя можно использовать металлы с высокой температурой плавления, например чугун. [c.83]

    Отливки выполняют обычно из серого чугуна, характеризующегося высокими литейными свойствами м-алой усадкой, большой жидкотекучестью,, относительно невысокой температурой плавления и очень хорошей обрабатываемостью. [c.47]

    Карбид железа, растворяясь в расплавленном железе, образует с ним сплав, который называется чугуном. Температура плавления такого науглероженного сплава (1150—1200°) значительно ниже температуры плавления чистого железа (1529°), что сильно облегчает ведение процесса выплавки металла из руд. [c.325]

    По своему внешнему виду чистый металлический марганец похож на железо, однако он намного тверже и более хрупок. Чистый марганец серый, если же он содержит углерод, он черный, как чугун. Температура плавления марганца значительно ниже температуры плавления железа.

Так как в ряду потенциалов (стр. 229) марганец находится намного впереди водорода и даже цинка, то он легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода. Марганец также растворяется в концентрированной Нг504 с выделением 50п и в концентрированной НМОд с выделением N0.

При нагревании марганец энергично взаимодействует с галогенами, кислородом и серой. При температуре выше 1200° в атмосфере азота он сгорает с образованием нитрида МПзНг-Марганец энергично реагирует с бором, кремнием и углеродом с углеродом он дает карбид МпзС, аналогичный карбиду железа (см.

стр. 596, 661). [c.652]

    Для стальных и чугунных деталей ползучесть будет существенна при повышенных температурах (около 300 X). Для металлов, имеющих низкую температуру плавления (алюминий, дуралюминий), полимерных материалов (пластмассы) ползучесть заметна нри нормальной температуре. [c.220]

    Твердая фаза в области, лежащей между линиями ЕСР и Р8К с содержанием углерода более 2,14%, соответствующая белым чугунам, имеет различный состав.

Доэвтектические чугзшы (2,14—4,3% углерода) состоят из аустенита и ледебурита, эвтектические (4,3%) из ледебурита и заэвтектические (4,3— 6,67% ) из цементита и ледебурита.

При этом, в отличие от сталей, температура плавления чугунов (линия ЕОР) постоянна и не зависит от содержания в них углерода. [c.42]

    В то же время, как мы видели раньше, при кристаллизации жидких сплавов, содержащих меньше 2,14% углерода, первоначально получается аустенит. Это различие в структуре при высоких температурах создает различие в технологических и механических свойствах сплавов.

Эвтектика делает сплавы нековкими, но ее низкая температура плавления облегчает применение высокоуглеродистых сплавов как литейных материалов. Железоуглеродные сплавы, содержащие меньше 2,14% углерода, называются сталями, а содержащие больше 2,14% углерода — чугунами. [c.

621]

    ЭВТЕКТИКА (греч. еи1е1ао5 — легко плавящиеся) — тонкая смесь тверД1,1Х веществ, кристаллизующаяся из расплава при температуре (эвтектическая точка) более низкой, чем температура плавления любых других смесей тех же компо1 ентов. В технике широко применяют эвтектические чугуны, припои [c.288]

    Применение в технике. Главное применение марганец находит в черной металлургии. При выплавке чугуна его прибавляют для понижения температуры плавления чугуна, а также для удаления серы, так как марганец, соединяясь с ней, переходит в шлак в виде сульфида. Марганец прибавляют к стали для повышения сопротивления истиранию.

Стали, содержащие марганец, применяются для изготовления железнодорожных стрелок, камнедробильных машин, танковой брони и т. п. Цветным металлам присадк а марганца сообщает повышенную твердость. Он входит в состав сплавов, имеющих малую электропроводность, как, например, манганин (12% Мп, 84% Си, 4% Ni), из которого делают проволоку для реостатов.

[c.338]

    При этом температура плавления науглероженного железа понижается до 1200 «С. Расплавленное железо растворяет в себе углерод, цементит, кремний, марганец, фосфор, серу и образует жидкий чугун. [c.213]

    Общее уравнение (П.35) в виде Т/кр=[Т VII— —описывает зависимость температуры превращения от. давления при переходах твердое тело — жид-1сость и полиморфных переходах.

При плавлении д придается системе, и знак производной йТ/разностью между мольными (или удельными) объемами жидкой (Уи) и твердой фаз (01). Обычно плавление сопровождается увеличением объема, т. е. Vn>Vl, следовательно, с ростом давления температура плавления повышается.

При плавлении некоторых веществ (вода, висмут, некоторые сорта чугуна) Vllдавления температура плавления понижается. [c.40]

    Явление понижения точки замерзания (плавления) растворов имеет большое значение как в природе, так и в технике. Температура плавления чистого железа (1539° С) при растворении в нем углерода и образовании чугуна может понижаться примерно на 400° С. Тугоплавкие окислы, составляющие пустую породу в железной руде, и флюсы (СаО, AI2O3, Si02), образуя рас- [c.65]

    Теплоемкость серого чугуна завпсит также от природы п количественного соотношения структурных составляющих и может быть принята (средняя удельная) в интервале температур. -О-Н 700° С = 16 кал1г°С и в интервале температур от 800° С до температуры плавления = 0,18 кал1г°С. [c.128]

    Исследование износа при скольжении углеродистой и коррозионно-стойкой сталей и перлитного чугуна на установке схемы диск — игла при малых скоростях доказало, что характеристики износа чугуна и сталей определяются локальной температурой в зоне физического контакта, а средняя температура по зоде оказывают меньшее влияние.

Независимо от условий скольжения, если локальная температура превышала 300° С, то начинался интенсивный износ при температурах ниже 250°С иэнос весьма незначителен. В случаях, когда температура приближалась к температуре плавления металла (Тпл), износ в большей степени зависел от средней температуры и усиливался с ее повышением. [c.

19]

    При содержании 0,081 и 0,18% бор вдвое снижает жаростойкость и ростоустойчивость белого чугуна.

Бор способствует образованию в процессе отжига пластинчатого графита, стабилизирует первичный цементит лишь при содержании более 0,1% и снижает устойчивость эвтектоидного цементита.

Он дегазирует чугун, но низкая температура плавления его окислов принципиально исключает возможность образования защитных пленок. [c.67]

    Содержание серы в белом чугуне не должно превышать 0,12%. Фосфор. В соответствии с диаграммой состояния Ре—Р увеличение содержания фосфора в значительной степени понижает температуру плавления металла [68].

В системе имеется несколько фос- )идов. Фосфид РезР и насыщенные кристаллы а-раствора образует эвтектику. Растворимость фосфора в а-Ре при температуре Ю0°С составляет 0,5%. Фосфидная эвтектика обладает очень высокой твердостью.

[c.81]

    Ковкое железо— -аочт-а чистое железо с содержанием 0,1—0,2% углерода обшее количество всех примесей в нем не превышает 0,5%. Его получают переплавкой чугуна в отражательной печи с подом, изготовленным из окиси железа (рис. 19.4).

При перемешивании расплавленного чугуна окись железа окисляет растворенный углерод до окиси углерода сера, фосфор и кремний при этом также окисляются и переходят в шлак. По мере удаления примесей температура плавления железа повышается и масса -загустевает.

Тогда ее извлекают из печи и обрабатывают паровым молотом для отделения от шлака. [c.548]

    Эвтектика (от греч. eutektos — легко плавящийся)—тонкая смесь твердых веществ, кристаллизующихся израсплава при температуре (эвтектическая точка) ниже температуры плавления отдельных компонентов. В технике широко применяются литейные сплавы, эвтектические чугуны, припои (Sn—Pb и др.

), легкоплавкие предохранители (сплав Вуда) и т. д. Эвтектический характер имеют многие минералы. Эквивалент элемента — его масса (выраженная в углеродных единицах), которая присоединяет или замещает ат. м. водорода (1,008 г) или половину ат. м. кислоро-15 9994  [c.

156]

Источник: https://www.chem21.info/info/404216/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector