Плотность и другие характеристики чугуна

Главная / Статьи / Рудодобывающая промышленность / Железорудная промышленность /

Чугуном называет сплав железа с углеродом, а также с другими элементами.

Характеристика чугуна

Важным фактором именно при производстве чугуна служит то, что в составе сплава минимальное количество углерода составляет 2,14% и более. Если же в сплаве содержание углерода ниже указанного количества, то данный сплав не является чугуном, а называется сталью. Процесс производства стали и чугуна примерно одинаковый. Главным отличием двух данных сплавов является количественное содержание углерода в их составе. Так как в чугуне содержится большее количество углерода, чем в стали, то чугун представляет собой очень прочный, но хрупкий материал. В то время, как сталь является очень  гибкой. Именно большое содержание углерода в составе чугуна придает данному материалу исключительную твердость, которая по шкале Мооса составляет целых 7,5 баллов. Данный показатель существенно больше, чем у кварца, однако, меньше, чем у алмаза, но всего лишь на 2,5 балла.

image

Углерод в чугуне может представлять собой цементит и графит. Именно формой графита и количественным содержанием цементита в сплаве определяется вид чугуна. Таким образом, чугун подразделяется на белый, серый, ковкий и высокопрочный. Химический состав чугуна, в котором присутствуют такие примеси как, кремний, марганец, сера и фосфор, является почти всегда постоянным. Однако, в некоторых случаях, чугун также может содержать следующие легирующие элементы: хром, никель, алюминий, ванадий и другие. Данные компоненты вводятся в состав сплава с целью придания ему большей прочности, износостойкости, жароупорности, устойчивости к коррозии, немагнитности. Чугун, в котором присутствуют указанные примеси, называется легированный чугун. Количественное содержание указанных примесей в сплаве определяет степень его легирования. В зависимости от этого, различают:

  • низколегированный чугун. В его составе содержится менее 2,5% всех легирующих примесей;
  • среднелегированный чугун. Тут примеси составляют порядка 2,5 – 10%;
  • высоколегированные, содержащие более 10% легирующих элементов.

Химические признаки легированных чугунов являются главным фактором для их классификации. Таким образом, среди легированных чугунов выделяют:

  • алюминиевый чугун. В его составе присутствует алюминий в количестве от 0,6 до 31%. Такой чугун более прочный, более жаростойкий, устойчивый к коррозии, а также имеет высокую износостойкость. Применение данного сплава уместно там, где осуществляется работа в агрессивной среде и при высоких температурах – термические печи, аппараты химического оборудования, газовые двигатели.
  • никелевый чугун. В его составе присутствует никель в количестве от 0,3-0,7% до 19-21%. Содержание никеля напрямую оказывает влияние на форму графитовых выделений в структуре никелевого чугуна. Данный сплав обладает такими свойствами, как высокая устойчивость к коррозии, высокая устойчивость к воздействию на материал как высоких так и достаточно низких температур (жаропрочность и хладостойкость), а также способен выдерживать воздействие такой агрессивной среды, как морская вода. Последнее свойство никелевого чугуна определяет высокую востребованность данного материала в судостроительстве, так как используется для изготовления деталей, работающих в морской воде.
  • хромистый чугун. В составе данного сплава находится около 32% хрома. Данный вид легированного чугуна обладает следующими свойствами: жаростойкость, коррозионностойкость, износостойкость.

Стоит отметить, что в целом стоимость легированных чугунов существенно ниже, чем стоимость нержавеющих сталей. Кроме этого, им присущи хорошие литейные свойства. В связи с этим, изделия из данного сплава получаются очень прочными, качественными, и в то же время экономичными.

История чугуна

Чугун известен человечеству с далеких времен, которые уходят своими корнями еще в эпоху до нашей эры. Этому свидетельствуют многочисленные археологические находки, среди которых присутствуют как и чугунные предметы, так и сами сыродутные печи, в которых, собственно, люди и получали данный материал. Однако, железо является далеко не первым историческим металлом, с которым познакомилось человечество. Изначально люди использовали самородную медь, которую добывали в неглубоких шахтах. Однако, не смотря на появление металла в жизни людей, на протяжении достаточно длительного времени очень популярным оставался камень. Позже люди научились изготавливать бронзу, и только в VI-V до нашей эры в жизни людей появилось железо, а вместе с ним сталь и чугун.

image

Родиной чугунных изделий является Китай. Именно там была впервые освоена технология литья чугуна и зародился данный термин, который и пришел позже в Россию через татаро-монгольское посредничество. Таким образом, первые чугунные изделия также появились в Китае. Это было множество разнообразных предметов повседневного обихода, кухонная утварь, а также монеты. Достаточно популярная на сегодняшний день сковорода «вок» одной из первой была произведена в Китае именно из чугуна. В те далекие времена она представляла собой сосуд, диаметр которой достигал одного метра. Данная сковорода также имела очень тонкие стенки. Ее стоимость была достаточно высока, однако, не смотря на это, данный кухонный инвентарь был крайне популярен и востребован в больших китайских семьях.

Кроме этого, археологи находят уникальные вещи, вылитые из чугуна, среди которых следует отметь чугунного льва, имеющего высоту 6 метров и длину 5 метров. По словам ученых, данная статуя была отлита за один раз. Это свидетельствует о том, что в те далекие доисторические времена, при отсутствие современных высококлассных технологий, китайские металлурги достигли огромного мастерства в работе с металлами, в частности с чугуном.

Достаточно интересным и в какой-то степени необычным фактом является то, что считается, что ковкий чугун начали производить лишь только в ХІХ веке нашей эры, при том, что археологи находят чугунные мечи, сделанные еще в дохристианскую эпоху.

Россия и Европа познакомились с чугуном спустя не одно столетие, а именно только в ХІV – XVI веках. В это время чугун был основным материалом для производства артиллерийских снарядов и оружия. И только в XVII веке использование чугуна существенно расширяется. Этому способствовало развитие металлургической промышленности. Постепенно закончилась эпоха артиллерийского применения чугуна и началась эпоха художественного литья – новую столицу Российской Империи повсюду украшали литые ограды, лавки, а также другие элементы тонкого чугунного литья. Чугун также стал причиной изменений в печном деле, поскольку на смену пришли чугунные задвижки и печные дверцы, имеющие существенно преимущество – устойчивость к высоким температурам, а также герметичность, что не позволяло печному дыму выходить из печи и задымлять помещение.

Русские мастера-металлурги считались в те времена лучшими. Они владели многими технологиями обработки чугуна, которые постоянно перенимали английские, французские и немецкие мастера.

На сегодняшний день, в эпоху нано-технологий и технологического прогресса, когда с каждым годом появляются все новые материалы, развитие металлургии не останавливается и продолжает двигаться вперед. И спустя более двух тысяч лет человечество так и не смогло найти материал, который смог бы заменить чугун. Он и дальше продолжает использоваться для изготовления различных предметов, окружающих людей.

Использование чугуна

Свойства чугуна настолько уникальны, что до настоящего времени не нашлось еще более подходящего материала, который мог бы заменить данный сплав. Кроме того, чугун является достаточно дешевым материалом. В связи с этим, применение чугуна остается широким и разнообразным. Особенно применение чугуна уместно там, где следует изготовить детали, имеющие сложную форму, а также обладающие высокой прочностью. В связи с этим, чугун нашел свое широкое применение в следующих сферах человеческой деятельности:

  • автомобильная промышленность. В данном случае применяется чугун с вермикулярным графитом. Именно он является основным материалом для изготовления коленчатых валов дизельных двигателей, а также блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Благодаря содержанию графита прочность сплава в разы увеличивается, что и является основной причиной популярности чугуна в данной отрасли.
  • сантехническое оборудование. Как и в случае с автомобильной промышленностью, также применяется чугун с графитом. Именно такой материал отлично подходит для производства труб, применяемых как для водоотведения, так и для водоснабжения. Также его активно используют при производстве ванн, раковин, рукомойников, фитингов и много другого. В данном случае, изделия обладают высокой надежностью, не требуют определенного специфического ухода, сохраняют на протяжении длительного периода свой первозданный внешний вид.
  • нефтегазовая промышленность. Из чугуна изготавливаются не только водопроводные трубы, но и трубы для транспортировки, закачки и выкачки нефти и газа. Основная причина использования чугуна в данной отрасли кроется в том, что изделия из чугуна обладают достаточно высокими эксплуатационными качествами.
  • отопление. Из чугуна производятся трубы и радиаторы отопления. Использование материала в данном случае обусловлено его высокой теплоотдачей, а также хорошими теплоаккумулирующими свойствами, что является очень важным и выгодным. После отключения отопления, спустя час времени, чугунные трубы способны продолжать излучать тепло на треть от своей изначальной мощности. И тут чугун полностью преобладает над сталью, которая не может похвалиться подобными качествами, ведь стальные трубы остывают вдвое быстрее.
  • кухонный инвентарь. Материал имеет большие поры, благодаря чему у него присутствует способность впитывания жиров во время приготовления пищи. В связи с этим, из чугуна производятся горшки, казаны и сковороды, антипригарные свойства которых с годами становятся все лучше. Кроме этого, учеными было доказано, что во время приготовления блюд в чугунной посуде, происходит обогащение пищи полезными питательными свойствами. Кроме этого, чугунная посуда способна предотвращать во время дальнейшего хранения пищи канцерогенов.

Из чугуна изготавливаются ограждения и решетки, винтовые лестницы, балконы, беседки, камины, светильники, столбы, фонари, скульптуры и т.д.

Как определить чугун

Знание материала, из которого сделаны те или иные предметы, очень важно. Например, оно необходимо для того, чтобы произвести ремонтные работы некоторых автомобильных комплектующих, отдельных деталей или других предметов. Это связано, прежде всего, с тем, что разный материал поддается разным видам и способам обработки (например, сварка, сверление и др.).

Итак, чугун можно в некоторых случаях определить визуально. Однако, такой способ подойдет в том случае, если есть какие-то трещины, сколы или разрывы материала. Если присутствуют любые подобные дефекты, то следует тщательно осмотреть его. Чугунная деталь на сломе или трещине будет окрашена в темно-серый цвет и иметь матовую поверхность. В то время, как сталь будет иметь светло-серый, ближе к белому, цвет и глянцевый блеск. Если присмотреться к поверхностным дефектам, то чугун будет иметь характерные полусферические мелкие зерна. К сожалению, такой способ не является точным определением материала, поскольку определить «на глаз» чугун это или нет можно только в том случае, если заливка сплава (в данном случае чугуна) в форму осуществлялась при низкой температуре, не обрабатывался в дальнейшем и не покрывался никакими лакокрасочными материалами. Именно характерные мелкие полусферические зерна и свидетельствуют о заливке сплава при высокой температуре.

Больше информации в определении чугуна может дать механический способ. Для этого необходимо получить стружку сплава. Это можно сделать путем сверления на небольшую глубину какого-то участка неработающей детали. Для высокопрочного чугуна стружка будет характерной – она будет крошиться, растираясь в руках в пыль и оставляя на пальцах след, похожий на грифель от простого карандаша. Чугунная стружка не способна завернуться в витой вьюн. Это обусловлено одним из свойств чугуна – хрупкостью.

Если же чугунное изделие попробовать разрезать болгаркой, то от него полетят короткие искры, имеющие красноватый оттенок на звездочке в конце трека.

Все указанные варианты имеют место быть для определения чугуна в домашних условиях. Однако, они не могут дать 100% определения. Для более точного определения сплава используют спектральный анализ, микроскопический анализ, а также взвешивание и определение объема.

иллюстрация http://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/chugun.html

Комментарии
Отраслевые индексы
Отраслевые новости

Чугун – это сплав железа и углерода. Один из самых широко распространенных видов – это серый чугун. Объем углерода в его составе превышает 2,14% и содержится в диапазоне от 2,4 до 4,2%.

Свое название материал получил по цвету излома, имеющего серый цвет.

По сути, это литьевой чугун с вкраплениями пластинчатого графита. Но и, тем не менее, его продолжают называть серым. Кстати, такой же цвет можно увидеть и на изломе ковкого чугуна. Металлурги установили зависимость между объемом свободного углерода, но не от его формы.

В сером чугуне углерод по мере охлаждения приобретает форму хлопьевидных или пластинчатых вкраплений. Разница между чугуном и сталью заключена в объеме углерода. Углерод абсолютно полностью растворяется в стали и не содержится в виде вкраплений, в сером чугуне содержатся вкрапления углерода называемыми графитом.

Читайте также:  Талреп: технические характеристики, фото

Основные характеристики

Чугун широко распространен и востребован черной металлургией. Его производят путем воссоздания железной руды при поддержке углеродного топлива (кокса). В процессе реакции восстановления, полученный расплав получает дополнительную порцию углерода.

Именно, объем углерода, находящийся в свободном состоянии, определяет механические параметры этого чугуна. Одно из свойств, позволяющее применять этот материал не только как передельный металл, но и как литьевой – это довольно высокие литейные качества и малая усадка при застывании отливки. У серого чугуна отмечается высокая текучесть, и это позволяет отливать довольно сложные изделия.

Существует и ограничение на применение изделий полученных из этого чугуна – оно обусловлено тем, этот материал имеет невысокую прочность на изгиб и высокую хрупкость. Но с другой стороны, его отличает высокая прочность на сжатие.

Этот материал отличает и стойкость к износу. Это допускает применять его в узлах, работающих в условиях высокого трения. В таких условиях сильное воздействие оказывают антифрикционные параметры серого чугуна.

Большой объем углерода понижает плотность серого чугуна, она равна от 6,8 до 7,3 тонны на м3.

Включения углерода не позволяют выполнять неразъемные соединения из заготовок, выполненных из серого чугуна, с помощью сварки. Но, тем не менее, разработаны и применяют технологии сварочных работа, которые можно проводить при соблюдении ряд условий. В этот набор входят предварительный нагрев заготовок, применение специализированных электродов с высоким содержанием углерода. Плавное охлаждение шва, это необходимо для удаления напряжений в сварном шве. Но в любом случае, его структура заметно отличается от основного материала.

Теплопроводность чугуна

В таблице даны значения теплопроводности чугуна в зависимости от температуры и состава. Также указана теплопроводность жидкого чугуна при температуре 1400°С.

Представлены значения теплопроводности для следующих марок чугуна: обыкновенный чугун, чугун молибденохромистый, молибденовый, хромоникелевый, марганцевоникелевый, чугун никельрезист, никросилал, хромоалюминиевый, медистый, обыкновенный чистый, серый чугун, отожженый ковкий чугун, жидкий чугун.

Теплопроводность чугуна дана в зависимости от температуры в диапазоне от 0 до 400°С. По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность чугуна уменьшается. Значения теплопроводности чугуна распространенных марок указаны также в этой таблице.

Маркировка

Металлургические комбинаты производят несколько марок этого материала. Его маркировку осуществляют следующим образом. Две буквы в начале аббревиатуры обозначают тип чугуна, маркировка серого чугуна начинается с СЧ, цифры, которые расположены после букв, говорят о пределе прочности во время растяжения

Принята следующая классификация серого чугуна:

  1. СЧ10 — ферритный;
  2. СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны;
  3. начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

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).

Читайте также:  ГОСТ 8568-77. Листы стальные с ромбическим и чечевичным рифлением. Технические условия. — Интернет магазин строительных материалов Москва

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 ПГФ1;
  • пластинчатая завихреная — ПГФ2;
  • игольчатая — ПГФ3;
  • гнездообразная -ПГФ4.

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.

Влияние примесей на характеристики металла

Промышленный чугун содержит примеси. Эти примеси сильно сказываются на свойствах, характеристиках и структуре чугуна.

  • Так, марганец тормозит процесс графитизации. Выделение графита приостанавливается, в результате чугун приобретает способность отбеливаться.
  • Сера ухудшает литейные и механические характеристики.
  • Сульфиды в основном образуются в сером чугуне.
  • Фосфор улучшает литейные свойства, увеличивает износостойкость и повышает твердость. Однако на этом фоне чугун все же остается хрупким.
  • Кремний больше всех влияет на структуру материала. В зависимости от количества кремня получаются белый и ферритный чугун.

Для получения определенных характеристик в чугун часто вводят специальные примеси при его изготовлении. Такие материалы получили название легированные чугуны. В зависимости от добавленного элемента чугуны могут называться алюминиевыми, хромистыми, серными. В основном элементы вводят с целю получить износостойкий, жаропрочный, немагнитный и коррозионностойкий материал.

Читайте также:  Виды алмазной пасты для полировки металла

В данном видео будет приведено сравнение свойств чугуна и стали:

Эксплуатационные характеристики серого чугуна

Одним из важнейших его качеств является износостойкость, которая выражается скоростью потери металла и измеряется в весовых и линейных единицах.

Износостойкость

В свою очередь, износ бывает абразивный (возникающий при сухом трении) и эрозионно-кавитационный (возникающий при трении со смазкой).

В случае серого чугуна износостойкость поставлена в зависимость от таких его показателей, как структура и твердость. Высокой износостойкостью характеризуются те виды, в которых размеры графитовых включений минимальны. В то же самое время феррит в структуре серого чугуна демонстрирует свои полезные свойства лишь при невысоких скоростях и небольшом давлении (при трении качения и постоянном вращении в одну сторону). Как показывает практика, при трении скольжения и разностороннем вращении преимущества остаются за перлитной структурой серого чугуна.

Также износостойкость зависит и от твердости (с ростом этого показателя износостойкость повышается). Детали, подвергающиеся постоянному ударно-абразивному износу, должны обладать высокой твердостью. С этой целью и применяется легирование серого чугуна.

Герметичность

Данный показатель выражается скоростью утечки, снижением давления и изменениями пограничных параметров, появлением течи. Детали из чугуна, работающие в условиях давления газов или жидкостей, должны обладать высокой герметичностью: трубопроводы, арматура, элементы тормозных пневматических систем, гидроприводная аппаратура, резервуары, отливки компрессоров и насосов.

Снижению герметичности способствует наличие в структуре серого чугуна раковин и микропор. Особенно важно избежать в отливке т. н. транзитной микропористости, т. е. сообщающихся друг с другом пор.

Плотность чугуна, температура плавления и коэффициент линейного расширения

В таблице представлена плотность чугуна различных сортов, а также температура плавления чугуна и его коэффициент теплового линейного расширения (КТлР).

Следует отметить что плотность чугуна в зависимости от сорта находится в диапазоне от 6600 до 7700 кг/м3. Температура плавления чугуна составляет от 1095 до 1315°С, а его КТлР от 10,5 до 18·10-6 1/град. Плотность чугуна, температура плавления и коэффициент расширения

Плотность чугуна, кг/м3
Серый чугун наименее плотный высокоуглеродистый 6600-6950
Серый чугун обычный средней плотности 7000-7300
Высококачественный чугун малоуглеродистый 7400-7500
Жаростойкий, жаропрочный 7500-7600
Чугун высоколегированный аустенитного класса 7500-7700
Температура плавления чугуна, °С
Обычный серый чугун 1095-1315
Жаростойкий чугун 1300
Коэффициент линейного расширения чугуна (КТлР), 1/град
Обычный серый при температуре 20…450°С 10,5·10-6
Обычный серый при температуре 20…750°С 14·10-6
Высоколегированный аустенитного класса при температуре 20…150°С (16…18)·10-6
Жаростойкий чугун при температуре 20…250°С 16,7·10-6
Жаростойкий чугун при температуре 250…750°С 17,6·10-6

Источники:

  1. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник.

Структура серого чугуна

При оценке структуры серого чугуна

определяют размеры (в мкм) включений графита, их распределение и количество (в процентах), а также вид структуры металлической основы и дисперсность перлита (при его наличии).

По строению металлической основы серые чугуны

разделяют наперлитные ,феррито-перлитные ,ферритные (рисунок С-1 ).

Для обозначения компонентов структуры серого чугуна применяют условные обозначения по ГОСТ 3443-87. Так, пластинчатый графит в сером чугуне обозначается буквами ПГ. Формы включений графита в структуре серого чугуна могут быть:

  • пластинчатая прямолинейная (ПГф1);
  • пластинчатая завихренная (ПГф2);
  • игольчатая (ПГф3);
  • гнездообразная (ПГф4).

Структура чугуна имеет первостепенное значение для получения заданных свойств отливки, поэтому требуется соблюдение технологических режимов плавки и заливки. Получить заданную структуру серого чугуна, избавиться от дефектов помогает операция модифицирования.

Довольно часто сложно разобраться в маркировке литейных сплавов, а ведь именно по ним можно определить их особенности и где они могут быть использованы. На сайте компании «НОРМЕТ» теперь вы имеете возможность ознакомиться с расшифровками обозначений многих материалов и выбрать именно те из них, которые необходимы именно для вас. Как показывает наша практика, одними из наиболее востребованных из таких видов продукции в нашей стране по-прежнему считаются изделия на основе чугунных сплавов.

Необходимо учитывать, что существует несколько разновидностей чугунов, каждый из которых обладает своими только им присущими техническими характеристиками и эксплуатационными рекомендациями.

Среди них можно выделить несколько основных:

  • Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ);
  • Чугунный сплав антифрикционного типа (AЧ);
  • Чугун, имеющий в своей основе вермикулярный графит (ЧВГ);
  • Легированный чугун для специальных отливок;
  • Имеющий пластинчатый графит серый чугун (СЧ);
  • Ковкий чугун.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ)

Использование в качестве добавки графита шаровидной формы позволяет придать чугуна особенные технические характеристики. Они усиливают не только общую прочность литейного сплава, но и создают высокую пластичность за счёт малой степени ослабления сечения отливки. Подробности механических свойств такого сплава определяются ГОСТом 7293-85, регламентирующих 8 основных марок этого чугуна. Общими в маркировке являются литеры «ВЧ», которые расшифровываются как «Высокопрочный Чугун». Последующее за ним цифровое обозначение определяет показатели в кгс/мм2 по пределу прочности при производстве растяжения. Примером могут служить: ВЧ30, ВЧ45, ВЧ80, ВЧ100.

Можно отметить несколько эксплуатационных показателей, которые позволяют признать преимущество этих марок чугунных сплавов перед стальными. Обладая примерно одинаковыми показателями по пределу прочности, высокопрочные чугунные сплавы с шаровидным графитом обладают преимуществами в отношении определения предела прочности к пределу текучести, меньшими показателями по деформации, более высокими – по износостойкости.

Чугунный сплав антифрикционного типа (AЧ)

Антифрикционный чугун обычно обозначается как «AI» по международной классификации. Это расшифровывается как «Antifriction Iron» – такие литейные сплавы обладают только им характерными техническими показателями. Хотя в нашей стране он обычно обозначается как «АЧ», то есть «Антифрикционный Чугун».

В зависимости от состава добавок, которые присутствуют в этом сплаве, он имеет уточняющие дополнения. Если речь идёт о высокопрочном антифрикционном чугуне, то такой сплав имеет маркировку «АЧВ». Варианты с присутствием в составе пластинчатого графита носят маркировку «АЧС», где «С» – серый чугун, если имеется добавка в виде компактного графита как разновидности углерода отжига – это «АЧК». Далее следует цифровое обозначение, которое отображает качественное отличие антифрикционного чугунного сплава. Как примеры можно привести следующую маркировку подобных сплавов: АЧС-1, АЧС-3, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2.

image

Важнейшими характеристиками антифрикционных материалов считаются показатели коэффициента по трению со смазкой и без смазки. У чугунных сплавов различных марок такие данные не превышают 0.1 при трении со смазкой и не более 0.8 при трении без смазки. Большое значение для пользователей подобных материалов имеет так же их низкая стоимость и более простой способ приготовления – по сравнению со сплавами из бронзы или цветных металлов.

Так же можно отметить и другие преимущества сплавов на основе чугуна, среди которых:

  • Пластичность и износостойкость;
  • Высокая прочность и жидкотекучесть;
  • Пористость и отсутствие склонности к схватыванию и др.

Чугун, имеющий в своей основе вермикулярный графит (ЧВГ)

Начнём с того, что вермикулярный графит, добавляемый в сплавы, имеет особую трёхмерную форму, напоминающую кристаллы. Это значительно улучшает физико-механические свойства получаемого материала. В России такие чугунные сплавы имеют маркировку «ЧВГ», где литера «Ч» – это «Чугун», а «ВГ» – «Вермикулярный Графит». Аналогичная этой международная аббревиатуры выглядит как «CGI» и означает «Чугун с Компактным Графитом». В нашей стране производство такой продукции регулируется ГОСТом 28394-89 «Чугун с вермикулярным графитом для отливок». Маркировка литейных сплавов ЧВГ дополняется так же цифровым обозначением, говорящем о минимальных показателях предела прочности на растяжение. Так, для ЧВГ30 это 30 кг/мм2.

Благодаря своим исключительным технико-эксплуатационным показателям такие чугунные сплавы используются в самых технологически сложных отраслях экономики. Прежде всего это машиностроение, автомобилестроение, авиационное производство. Здесь они могут быть использованы для создания корпусов и головок цилиндров, имеющих применение в бензиновых и дизельных двигательных установках.

image

Легированный чугун для специальных отливок

Легирование чугуна позволяет создавать продукты, отличающиеся по своим техническим и эксплуатационным показателям. Согласно международной классификации это «Alloy cast iron for castings of special properties» – «Чугун с добавками, имеющими специальные свойства». Такие литейные сплавы делятся на высоколегированные и низколегированные. Высоколегированные чугуны отличаются высокой жаропрочностью и износостойкостью, низкой магнитностью и устойчивостью к высоким температурам. Низколегированные сплавы высокой прочностью, противодействию агрессивной внешней среде, хорошими технико-механическими показателями.

В российской маркировке такие сплавы начинаются с буквы «Ч» – «Чугун», далее идёт обозначение имеющихся в составе добавок и цифровое обозначение их процентного содержания. Наиболее распространёнными литерами здесь являются «М» – «Молибден», «Х» – «Хром», «Н» – «Никель», «Т» – «Титан» и т.д. так же может присутствовать буква «Ш», обозначающая, что в сплаве имеется шаровидный графит, если её нет – значит графит пластинчатый. Так, маркировка ЧШН4Х2 говорит о том, что это легированный чугун, содержащий шаровидный графит и имеющий 4%-ю добавку никеля и 2%-ю добавку хрома.

Имеющий пластинчатый графит серый чугун (СЧ)

Такой вариант чугунного сплава, как следует из название, имеет в своей структуре пластинчатый графит. Его использование позволяет создавать изделия, обладающие исключительными техническими характеристиками, среди которых можно отметить:

  • Высокую износостойкость;
  • Хорошую обрабатываемость;
  • Высокую прочность и циклическую вязкость;
  • Хорошие литейные свойства.

Такой материал обычно легируется марганцем и кремнием и считается одним из наиболее востребованных благодаря своей низкой стоимости. По международной классификации такой чугунный сплав носит название «Flake graphite iron for casting» – «Чугун с пластинчатым графитом». У нас такие сплавы обычно называются серыми чугунами, что находит отражение в маркировке «СЧ». Далее следуют цифры, обозначающие минимальные показателях предела прочности на растяжение, к примеру СЧ20 – это серый чугун, имеющий эти показатели не ниже 20 кг/мм2. такие литейные сплавы подразделяются на несколько основных категорий, среди которых можно отметить:

  • Перлитный серый чугун;
  • Феррито-перлитный серый чугун;
  • Ферритный серый чугун.

Ковкий чугун

Ковкий чугун, что следует из названия, обладает высокими показателя по пластичности, что позволяет производить не только отливку, но и ковку. Такой сплав обычно именуется белым чугуном и маркируется как «КЧ» – «Ковкий Чугун». Далее в маркировке следуют цифры, обозначающие предел прочности при растяжении и через дефис – литеры «П» или «Ф», которые свидетельствуют о том, является чугун перлитным или ферритным. В качестве примера можно привести маркировку КЧ 37-12-П, которая говорит о том, что это ковкий перлитный чугун, имеющий показатели по пределу растяжения 37 кг/мм2 с относительным удлинением не ниже 12%.

По любым другим интересующим вас вопросам вы имеете возможность обратиться к специалистам компании «NORMET» любым удобным для вас способом связи.

NORMET – литье деталей из чугуна, стали по ГОСТу

Дополнительную информацию по литью изделий вы можете получить в компании «Нормет», мы работаем по всей территории России и СНГ.

Вы можете обратиться непосредственно к нам:

  • адрес: г. Екатеринбург, ул. Геологов, 1
  • позвонить по телефонам: +7 (343) 227 55 22 д.301,302,307,305,308,
  • отправить письмо электронной почтой на kotovenko@n-resource.ru

или воспользоваться возможностями сайта otlivka.net/.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий