Из чего состоит чугун. Что такое чугун: состав и содержание углерода в сплаве

Этот материал чаще всего используется для изготовления блоков двигателя и коленчатых валов. Для изготовления последних требуется сложный сплав с особыми примесями графита. Этот металл устойчив к истиранию, поэтому его используют для производства высококачественных тормозных колодок.

Чугун. Марки, свойства и применение чугунов

Чугун является наиболее распространенным несвариваемым железоуглеродистым литейным материалом и содержит более 2 % углерода, до 4,5 % кремния, до 1,5 % марганца, до 1,8 % фосфора и до 0,08 % серы. На практике используются чугуны с содержанием углерода 3÷3,5 %.

Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому его широко используют в качестве конструкционного материала в литейном производстве. Он хорошо поддается механической обработке. Чугун, обладающий низким коэффициентом трения, используется для подшипников скольжения. Специально обработанный (высокопрочный) чугун успешно конкурирует по качеству с литой и кованой сталью.

Недостаточная прочность и высокая хрупкость чугуна обусловлены наличием крупных углеродных включений в виде графита.

При введении в расплавленный чугун небольшого количества магния и церия форма графита изменилась и стала сферической. Чугун стал твердым и потерял свою хрупкость. Этот чугун (так называемый высокопрочный чугун) не уступает по качеству углеродистым конструкционным сталям. Долговечность деталей из этого чугуна увеличилась почти в три раза.

Углерод в чугуне может находиться в виде химического соединения, называемого цементитом (такой чугун называется белым чугуном), или частично или полностью в свободном виде в форме графита (такой чугун называется серым чугуном).

В случае чугуна они состоят из металлического каркаса (перлит, феррит) и неметаллических графитовых включений. Они различаются в основном формой графитовых включений. Белый чугун имеет ограниченное значение. Некоторые отливки, для которых требуется более высокая поверхностная твердость, изготавливаются из отбеленного чугуна. Поверхностный слой изготавливается из белого чугуна, а сердцевина — из серого чугуна. Размер и твердость отбеленного слоя зависят от химического состава чугуна и скорости затвердевания чугуна.

Чугун серый

Серый чугун широко используется в машиностроении. Он назван так из-за серого цвета корки, который обусловлен наличием свободного углерода в виде графита в структуре чугуна. Различают перлитный, перлитно-ферритный и ферритный серый чугун.

Таблица 1. Серый чугун, его основные свойства и области применения.

Марка	σ_вМПа	НВ	Свойства и применение
Сч10	275	139-274	Малоответственные отливки с толщиной стенок до 15 мм (корпуса, крышки, кожухи и др.), детали, для которых прочностная характеристика не является обязательной,- опоки, арматуру, рамки, сковороды, декоративные детали, массивные строительные колонны, фундаментные плиты
СЧ15	314	160-224	Малоответственные отливки с толщиной стенок 10 — 30 мм (трубы, корпуса клапанов, вентили при давлении — до 20 МПа и др.), корпусные малонагруженные детали, подмоторные плиты, рычаги, шкивы, маховики, емкости для масла и охлаждающей жидкости, корпуса фильтров, фланцы, крышки, звездочки цепных передач
СЧ18	354	167-224	Ответственные отливки с толщиной стенок 10 — 20 мм (шкивы, зубчатые колеса, станины, суппорты и др.)
СЧ20	397	167-236	Ответственные отливки с толщиной стенок до 30 мм (блоки цилиндров, поршни, тормозные барабаны, каретки и др.), для изготовления базовых корпусных деталей повышенной прочности и износостойкости, деталей, к которым предъявляются требования герметичности при давлении до 8 МПа (80 кгс/см 2 ), корпусов, коробок передач, шпиндельных бабок, балансиров, планшайб, гильз, кареток, цилиндров, насосов, золотников, арматуры, компрессоров
СЧ25	450	176-245	Ответственные отливки с толщиной стенок до 40 мм (кокильные формы, поршневые кольца и др.), для изготовления базовых корпусных деталей повышенной прочности и износостойкости, деталей, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности
СЧ3О	490	177-250	Ответственные отливки с толщиной стенок до 60 мм (поршни, гильзы дизелей, рамы, штампы и др.), для изготовления кронштейнов, салазок столов и суппортов, деталей с поверхностной закалкой, цилиндров, корпусов насосов, дизелей и двигателей внутреннего сгорания, поршневых колец, коленчатых и распределительных валов
СЧ35 СЧ45	540	193-264	Ответственные высоконагруженные отливки с толщиной стенок до 100 мм (малые коленчатые валы, детали паровых двигателей и др.) деталей, для изготовления к которым предъявляются требования герметичности при давлении свыше 8 МПа

Графит имеет низкие механические свойства. Он снижает целостность металлической подложки. Помещенный между зернами металлической основы, графит ослабляет связь между ними. В результате серый чугун имеет низкую прочность на растяжение и очень низкую пластичность и вязкость. Чем крупнее и прямее включения графита, тем хуже механические свойства чугуна. Твердость серого чугуна, а также его прочность на сжатие близки к твердости стали, которая имеет ту же микроструктуру, что и металлическая основа чугуна.

Чугун высокопрочный с шаровидным графитом

Высокопрочный чугун получают путем добавления магния (до 0,9%) и церия (до 0,05%) в расплавленный серый чугун перед его заливкой в формы. Большая часть этих модификаторов испаряется, окисляется и переходит в шлак, так что в твердом металле присутствует не более 0,01 % этих элементов. Магний и церий активно удаляют серу из чугуна. Однако их основная задача — преобразовать чешуйчатую и пластинчатую форму графита в сферическую. После модифицирования чугуна магнием или церием в тигель добавляют 75 % ферросилиция (сплав железа с кремнием). В отличие от модифицированного серого чугуна, ковкий чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и более низкое содержание марганца.

Металлический каркас ковкого чугуна состоит из феррита и перлита или только перлита. Этот чугун сочетает в себе ценные свойства стали и чугуна. Он обладает сравнительно высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости. Высокопрочный чугун заменяет стальное литье и даже стальные поковки с большими экономическими преимуществами. Изделия из высокопрочного чугуна могут работать в условиях абразивного износа благодаря повышенной износостойкости. Высокопрочный чугун при нагреве сохраняет прочность лучше, чем серый чугун, поэтому его можно использовать для работы при температуре до 400 °C (серый чугун выдерживает температуру до 250 °C).

ГОСТ 7293-85 устанавливает предел прочности при растяжении σ_впредел текучести σ_тотносительное удлинение δ и твердость HB ковкого чугуна. Требования к отливкам из этих чугунов указываются в технической документации. Принцип маркировки ковкого чугуна (HI) отличается от маркировки серого чугуна. Их маркировка состоит из двух цифр: первая указывает на предел прочности при растяжении, вторая — на относительное удлинение. Например, марка чугуна HF 42-12 означает, что этот чугун имеет предел прочности на растяжение σ_в= 412 Н/мм 2 (42 кгс/мм 2 ) и относительное удлинение δ = 12%.

Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочного чугуна: H V 38-17, HV 42-12, HV 45-5, HV 50-7, HV 50-2, HV 602, HV 70-2, HV 80-2, HV 100-2, HV 120-2. Стандарт или справочник содержит дополнительную информацию для этого чугуна: Предел текучести σ_т= 274 Н/мм 2 (28 кгс/мм 2 ), твердость 140÷200 НВ.

Высокопрочный чугун применяется для многих деталей (в том числе формованных), ранее изготавливаемых из стали, а также для основных и корпусных деталей повышенной прочности (корпуса и рамы двигателей, крупные плиты, вкладыши, каретки, цилиндры, подвески, шестерни, направляющие верхнего расположения и детали с поверхностной закалкой). Они заменяют стали 20Л, 25Л, ЗОЛ и 35Л.

Что такое чугун

Теперь давайте выясним, какие железоуглеродистые сплавы называются чугуном.

Это интересно: Как стыковать линолеум между собой. Как склеить линолеум встык в домашних условиях.

Понятие

Чугун — это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода, то есть это материал, состоящий из сплава железа и углерода. Процентное содержание углерода в чугуне составляет более 2,14 %. Последний элемент может присутствовать в чугуне в виде графита или цементита.

В этом видеоролике объясняются свойства чугуна:

Разновидности

Различают белый и серый чугун.

Углерод в белом чугуне представлен в виде карбида железа. Если переломить его, то можно увидеть белый отлив. В чистом виде белый чугун не используют. Его добавляют к процессу производства ковкого чугуна.
На изломе серый чугун имеет серебристый отлив. У этого вида чугуна большая сфера использования. Он хорошо поддается обработке резцами.

Кроме того, чугун может быть высокопрочным, ковким и обладать особыми свойствами.

Высокопрочный чугун используют в целях повышения прочности изделия. Механические свойства такого чугуна позволяют это сделать на отлично. Высокопрочный чугун получают из серого в результате добавление к массе примеси магния.
Ковкий чугун — это разновидность серого. Название не означает, что этот чугун легко подвергают ковке. Он обладает повышенными свойствами пластичности. Его получают помощью отжига из белого чугуна.
Различают так же половинчатый чугун. В нем некоторая часть углерода находится виде графита, а оставшиеся часть в форме цементита.

Особенные черты

Особенность чугуна заключается в процессе его изготовления. Средняя температура плавления различных видов чугуна составляет 1200 ºC. Это значение на 300 градусов ниже, чем у стали. Это объясняется очень высоким содержанием углерода. Атомы углерода и железа не очень плотно связаны друг с другом.

В процессе плавления углерод не может полностью включиться в решетку железа. Это придает чугуну свойство быть хрупким. Его не следует использовать для деталей, которые подвергаются постоянным нагрузкам.

Чугун относится к материалам черной металлургии. Его свойства часто сравнивают со свойствами стали. Изделия из стали или чугуна широко используются в нашей жизни. Их использование оправдано. Если сравнивать свойства, то об этих двух материалах можно сказать следующее:

Стоимость чугунных изделий ниже стоимости стальных.
Материалы отличаются по цвету. Чугун – это темный матовый материал, а сталь – светлый и блестящий.
Чугун легче, чем сталь поддается литью. Но сталь легче сваривается и куется.
Чугун менее прочный, чем сталь.
По весу чугун легче стали.
В стали содержание углерода, выше чем в стали.

Плюсы и минусы

Чугун, как и любой другой материал, имеет положительные и отрицательные стороны.

К положительным сторонам чугуна относятся:

Углерод в чугуне может находиться в разном состоянии. Поэтому этот материал может быть двух видов (серый и белый).
Определенные виды чугуна обладают повышенной прочностью, поэтому чугун иногда ставят на одну линию со сталью.
Чугун может достаточно долго сохранять температуру. То есть при нагреве тепло равномерно распределяется по материалу и остается в нем длительное время.
По экологичности чугун является чистым материалом. Поэтому его часто используют для изготовления посуды, в которой впоследствии готовится пища.
Чугун стоек в кислотно-щелочной среде.
Чугун обладает хорошей гигиеничностью.
Материал отличается достаточно долгим сроком службы. Замечено, что чем продолжительнее используется чугун, тем его качество лучше.
Чугун – долговечный материал.
Чугун – это безвредный материал. Он не способен нанести организму даже маленького вреда.

Свойства и характеристики

Физическими. К этим характеристикам относятся: удельный вес, коэффициент линейного расширения, действительная усадка. Удельный вес меняется в зависимости от содержания в материале углерода.
Тепловыми. Теплопроводность материала принята рассчитывать по правилу смещения. Для твердого чугуна объемная теплоемкость равна 1 кал/см 3* о С. Если чугун жидкий, то она равна примерно 1,5 кал/см 3 * о С.
Механическими. Эти свойства зависят от самой основы, а так же от размеров и формы графита. Самым прочным считается серый чугун с перлитной основой, а самым пластичным — с ферритной основой. Максимальное снижение прочности наблюдается при форме графита «пластинка», а минимальное – при форме «шар».
Гидродинамическими. Вязкость в чугуне меняется в зависимости от наличия марганца и серы. Так же она резко возрастает когда температура чугуна переходит точку начала затвердевания.
Технологическими. Чугун обладает отличными литейными свойствами, стойкости к износу и вибрации.
Химическими. По электродному потенциалу (по мере убывания) структурные составляющие чугуна располагаются в следующем виде: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

Различия в химическом составе и свойствах между чугуном и сталью.

Существуют различия в химическом составе и химических свойствах чугуна.

Так добавление серы позволяет существенно уменьшить жидкотекучесть и снизить тугоплавкость.
Добавление фосфора одновременно дает возможность создать изделие сложной формы, но не дает ему повышенной прочности.
Примесь в виде кремния делает температуру плавления не такой высокой и значительно улучшает свойства литья. Различное процентное содержания кремния позволяет создать разный чугун: от чисто-белого до ферритного.
Марганец ухудшает литейные и технологические свойства, но повышает прочность и твердость.

Помимо перечисленных добавок, чугун может содержать и другие компоненты. В этом случае эти материалы называются легирующими компонентами. Наиболее распространенными добавками в чугуне являются титан, хром, алюминий, никель и медь.

Ниже вы узнаете, какие элементы содержатся в химическом составе чугуна.

В следующем видео вы узнаете, как сваривать чугун с помощью электросварщика:

Структура и состав

Если вы думаете о чугуне как о строительном материале, то это металлическая полость с включениями графита. Если вы думаете о чугуне как о чугунной полости, то это полость с графитовой полостью, которая, в свою очередь, является полостью с железной полостью. В каждом типе чугуна эти элементы преобладают в разных пропорциях или отсутствуют вовсе.

По структуре чугун может быть:

перлитные,
ферритные и
ферритно-перлитный.

Графит в том или ином виде встречается в этом материале:

Шаровидная. Графит приобретает такую форму при добавлении присадки магния. Шаровидная форма графита характерна для высокопрочных чугунов.
Пластичная. Графит похож на форму лепестков. В такой виде графит присутствует в обычном чугуне. Этот чугун обладает повышенными свойствами пластичности.
Хлопьевидный. Графит приобретает такую форму в результате отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидном виде находится у ковкого чугуна.
Вермикулярный. Графит названной форма находится у серого чугуна. Она была разработана специально для улучшения пластичных и прочих свойств.

Особенности сплава

Главная особенность чугуна заключается в процессе его изготовления. Дело в том, что различные виды этого сплава имеют температуру плавления 1200ºC, тогда как сталь имеет температуру плавления 1500ºC. На этот фактор влияет очень высокое содержание углерода. Атомы железа и углерода не имеют тесной связи друг с другом.

При плавлении атомы углерода не могут быть полностью включены в молекулярную решетку железа, что делает сплав железа хрупким. По этой причине он не используется для производства деталей, которые подвергаются постоянным нагрузкам.

Этот материал относится к черной металлургии и имеет схожие со сталью свойства. Чугунные и стальные изделия широко используются в повседневной жизни, и это использование вполне оправдано.

Если сравнить свойства этих металлов, то можно сделать следующие выводы:

Стоимость стальных изделий выше стоимости чугунных.
Различия в цвете: чугун темный и матовый, а сталь — светлая и блестящая.
Сталь хуже поддается литью, но, в отличие от чугуна, легче поддается ковке и сварке.
Сталь обладает большей прочностью, нежели чугунный сплав.
Сталь тяжелее по весу.
В ней содержание углерода ниже, чем в чугуне.

Это интересно: Применение габионов в строительстве

Достоинства и недостатки

Этот материал, как и любой другой, имеет свои сильные и слабые стороны.

К сильным сторонам чугуна относятся следующие факторы:

Иногда его даже сравнивают по характеристикам со сталью, ведь определенные его виды отличаются повышенной прочностью.
Длительное время сохраняет температуру: при нагревании тепло по нему распределяется равномерно и долгое время остается неизменным.
Является экологически чистым материалом, благодаря чему нередко используется при изготовлении посуды, в которой непосредственно будет готовиться пища.
Не реагирует на кислотно-щелочную среду.
Является долговечным материалом.
Чем дольше используется изделие из этого материала, тем лучше становится его качество.
Этот материал является абсолютно безвредным для организма человека.

К недостаткам относятся следующие факторы:

Может покрываться ржавчиной даже при непродолжительном нахождении в нем воды.
Является весьма дорогостоящим материалом, но несмотря на это, целиком оправдывает себя. Качество, практичность и надежность — вот основные признаки изделий, изготовленных из этого сплава.
Серый чугун характеризуется маленькой пластичностью.
Белый — весьма хрупок и идет чаще всего на переплавку.

Характерные черты и свойства чугуна

Этот металлический сплав обладает следующими свойствами: Этот сплав железа обладает следующими свойствами:

Физические свойства: удельный вес, действительная усадка, коэффициент линейного расширения. Например, содержание углерода в чугуне напрямую влияет на его удельный вес.
Тепловые свойства. Теплопроводность обычно рассчитывают по правилу смещения. Для твердого состояния металла объемная теплоемкость составляет 1 кал/см3*оС. Если металл находится в жидком состоянии, то она примерно равна 1,5 кал/см3*оС.
Механические свойства. Примечательно, что на эти свойства влияет как сама основа, так и форма и размеры графита. Серый чугун с перлитной основой является наиболее прочным, а с ферритной — самым пластичным. Пластинчатая форма графита характеризуется максимальным снижением прочности, в то время как у шаровидной формы это снижение минимально.
Гидродинамические свойства. Наличие в составе марганца и серы влияет на вязкость материала. Также она имеет свойство увеличиваться, когда температура сплава переходит точку начала затвердевания.
Технологические свойства. Этому металлу характерны отличные литейные качества, а также стойкость к износу и вибрации.
Химические свойства. По мере убывания электродного потенциала структурные составляющие сплава располагаются в следующем порядке: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

На свойства сплава также влияют специальные примеси:

Из чего получают чугун?

Из чего делают чугун? Как уже упоминалось, чугун представляет собой сплав железа и углерода. Сплав может содержать добавки других элементов, которые изменяют свойства полученного материала. Например, в процессе производства могут быть добавлены марганец, кремний или летучие компоненты.

Но именно содержание углерода определяет важнейшие свойства конечного продукта. Технологии производства чугуна постоянно совершенствуются. Наиболее важные ингредиенты для производственного процесса:

железная руда;
топливо;
флюсы.

В идеале руда должна содержать железо в чистом виде. Когда ее добывают, она содержит много примесей, поэтому ее нельзя сразу использовать для производства сплавов. Сначала ее доставляют на горно-обогатительные комбинаты, где руду очищают от пустой породы, и только потом транспортируют на плавильные заводы.

Чугун выплавляется в специальных доменных печах с добавлением кокса, извести и флюса. Кокс воспламеняется в присутствии большого количества кислорода. Затем под высоким давлением подается воздух. Принцип работы доменных печей заключается в противоточном процессе.

Чугун может быть серым или белым. В белом чугуне углерод находится в виде карбида железа. Этот материал не используется в чистом виде; его добавляют при производстве ковкого чугуна. Белый чугун имеет белый цвет на изломе, отсюда и его название. Серый чугун поэтому имеет серый цвет.

Чугун может быть ковким или высокопрочным. Последний используется для повышения прочности материала. Ковкий чугун характеризуется повышенной ковкостью. Чугун — дорогой материал, поэтому деловой металл, изготовленный из него, всегда пользуется спросом.

Для чего нужен чугун?

Для чего пригоден чугун? Чугун используется в машиностроении благодаря своим техническим свойствам. Его используют для изготовления блоков двигателей и коленчатых валов. Чугун нечувствителен к низким температурам, поэтому из него изготавливают детали машин, которые работают при экстремально низких температурах.

В советское время чугун был незаменимым материалом для изготовления батарей и труб отопления. Он и сегодня используется в некоторых домах. Из чугуна также часто изготавливают архитектурные памятники и декоративные перфорированные ворота.

Индивидуальные свойства металла

Этот материал характеризуется определенными свойствами. К ним относятся:

В зависимости от наличия примесей свойства материала различаются.

Такими элементами являются сера, фосфор, кремний и марганец:

Сера уменьшает текучесть металла.
Фосфор понижает прочность, но позволяет изготавливать изделия сложной формы.
Кремний увеличивает текучесть материала, снижая его температуру плавления.
Марганец дает прочность, но понижает текучесть.

Различия между чугуном и сталью

Чтобы понять разницу между сталью и чугуном, необходимо изучить их свойства. Характеристика, которая отличает чугун, — это содержание углерода. Минимальное содержание углерода составляет 2,14%. Это основной элемент, который отличает чугун от стали.

Процентное содержание примесей можно определить только с помощью химического анализа. Температура плавления чугуна и стали ниже, между 1150 и 1250 градусами Цельсия. Температура плавления стали составляет около 1500 градусов.

Чтобы отличить материал, необходимо выполнить следующие действия:

Изделие опускается в воду и определяется объем вытесненной воды. У чугуна плотность меньше. Она составляет 7,2г/см3. У стали — 7,7−7,9 г / см3 .
К поверхности прикладывается магнит, который к стали притягивается лучше.
При помощи шлифовальной машинки или напильника натирается стружка. Затем она собирается в бумагу и вытирается об нее. Сталь не оставит следов.

Плюсы и минусы материала

Как и любой материал, чугун имеет положительные и отрицательные стороны. Как и у всего остального, у железа, например, у чугуна, есть много положительных сторон:

Однако есть и недостатки.

при длительном нахождении в воде поверхность покрывается ржавчиной;
высокая стоимость материала;
низкая пластичность серого вида чугуна;
хрупкость.

Чугун — это металл, характеризующийся высоким содержанием углерода. Поэтому он обладает свойствами, которые необходимы для промышленных и бытовых целей.

Применение чугуна

Чугун используется для изготовления корпусов и других отливок. Производители ценят этот материал, когда требуется особая прочность или износостойкость. Здесь речь может идти о шестернях и кронштейнах. Другие области применения — станины двигателей, пластины стеклоочистителей, корпуса насосов и катушек. Сочетание твердости и хороших литейных свойств очень привлекательно для различных областей применения сплава.

Например, эти параметры имеют большое значение для декоративных решеток, скульптур и т.д:

ванны;
кастрюли и сковороды;
цилиндры для ДВС;
коленвалы;
домашние печи;
винтовые лестницы;
балконные ограждения;
светильники;
трубы;
кухонные мойки;
железнодорожные вагоны;
сельхозтехнику.

Нюансы работы с материалом чугун

При термическом плавлении чугуна возникают проблемы. Такой металл несложно перегреть электрической дугой. Очень легко образуются поры. При сильном нагреве расплав быстро переходит в жидкую фазу. Сварку следует выполнять методом TIG или MIG/MAG.

Ручная сварка MMA используется в редких случаях. Холодная сварка проще для сварщиков, но предварительный подогрев и поддержание температуры повышают качество обработки. В основном используются электроды из меди, никеля и железа. Настоятельно рекомендуется предварительно напрягать кромки. Крупные строительные конструкции свариваются методом холодной сварки.

Это интересно: Рассказываю, чем отличается гравий от щебня: особенности, классификация Елена Шевченко, блог Малоэтажная Страна. Гравий и щебень отличия.

Чугун сверлится имеющимися в продаже твердосплавными сверлами. Они должны быть тщательно заточены. Практика обработки требует заточки под углом 116-118 градусов. Большие отверстия следует сверлить твердосплавными сверлами. Для промышленной обработки используются станки с тонкой токовой эмульсией.

Равномерное давление в сверле очень важно. Необходимо избегать перегрева инструмента. Рекомендуется использовать эмульсионную смазку. Поверхность должна быть подготовлена как можно тщательнее. После сверления отверстие следует обработать герметиком или эпоксидным клеем.

Технология производства

Чугун производится на протяжении десятилетий благодаря своим уникальным свойствам. Большое количество классов сплавов делает необходимым применение особых правил маркировки. Маркировка чугуна осуществляется следующим образом:

Литейные обозначаются буквой Л.
Серый получил широкое распространение, для его обозначения применяется сочетание букв «СЧ».
Ковкий обозначают КЧ.
Предельный или белый обозначают буквой П.
Антифрикционный или серый обозначают АЧС.
Легированные чугуны могут обладать самым различным химическим составом и обозначаются буквой «Ч».

Технология производства чугуна включает в себя несколько этапов, в результате которых получается желаемая микроструктура. При рассмотрении процесса производства чугуна необходимо учитывать следующие моменты:

Производство проводится в специальных доменных печах.
Легированный и жаростойкий чугун могут получаться при использовании в качестве сырья железной руды.
Технология представлена в восстановлении оксидов железа руды. В результате перестроения кристаллической решетки и изменения структуры на выходе получается материал, который называют чугуном.
Рассматривая способы производства, отметим, что особенности технологии также заключаются в применяемых материалах – коксах. Под коксом подразумевают природный газ или термоантрацит, выступающие в качестве топлива.
Изготовление чугуна предусматривает отпуск железа в твердой форме при применении специальной печи. На данном этапе получается жидкий чугун.

Оборудование, используемое для производства чугуна, может сильно различаться. Кроме того, используемая технология производства во многом определяет тип получаемого материала. Одним из примеров является производство ЧШГ, который придает конструкции необычную форму.

Разновидности чугуна

Существует несколько разновидностей этого материала. Классификация чугуна во многом зависит от структуры и химического состава. Можно выделить следующие виды чугуна:

Серый. Эта разновидность материала характеризуется низкой пластичностью и высокой вязкостью, а также хорошей обрабатываемостью резанием. В составе углерод содержится в виде графита. Область применения – машиностроение; производство деталей, работающих на износ. Как показывает практика, концентрация фосфора может варьироваться в достаточно большом диапазоне: от 0,3 до 1,2%. За счет особого химического состава материал обладает высокой текучестью и часто применяется в художественном литье. Антифрикционный чугун обходится в относительно невысокую стоимость, что также определяет его широкое распространение.
Белый. За счет того, что в этом составе углерод представлен в качестве цементита, структура характеризуется чрезвычайной хрупкостью и повышенной твердостью, а также низкими литейными свойствами и плохой обрабатываемостью резанием. Стоит учитывать, что белый чугун применяется для переделки в сталь или изготовлении ковкого. Очень часто его называют предельным.
Половинчатый характеризуется повышенной устойчивостью к износу, что связано с распределением углерода на цементитную и свободную основу. Часто эта разновидность материала применяется в машиностроении и станкостроении.
Легированный. Для того чтобы придать особые свойства чугуну также проводится его легирование. Легированный чугун обладает повышенной износостойкостью, коррозионной стойкостью за счет включения в состав никеля и хрома, а также меди. Подобные варианты исполнения чугуна получают свое название в зависимости от того, как легирующий элемент использовался при их изготовлении.
Высокопрочный чугун производится путем введения в состав жидкого серого чугуна различных элементов, к примеру, магния и кальция. В результате легирования меняется форма графита – он напоминает шар и при этом не меняет кристаллическую решетку. Стоит учитывать, что по своим свойствам этот металл напоминает углеродистую сталь, применяется, в основном, при изготовлении различных износостойких деталей.
Ковкий. Получают его при переплавке белого чугуна, который следует нагреть до высокой температуры и выдерживать в подобном состоянии. В некоторых случаях для придания составу особых качеств проводится добавление легирующих элементов. Основными свойствами можно назвать высокую вязкость и повышенную степень пластичности. Получил широкое распространение в машиностроительной промышленности.
Специальный. Представляет собой сплав, в который входит большое количество марганца и кремния. Зачастую применяется для удаления кислорода из стали при его производстве или переплавке, за счет чего понижается температура плавления.

Каждый вид чугуна имеет свою специфическую структуру и химический состав, которые определяют область его применения.

Применение

Благодаря своим особым физико-механическим свойствам, использование чугуна стало возможным в широком спектре областей применения:

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.
Изделия из чугуна могут выдерживать воздействие низкой температуры. Поэтому материал применяется при производстве техники и инструментов, которые эксплуатируются в жестких климатических условиях.
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.
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.
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 того, область применения зависит от следующих свойств соответствующего материала:

Некоторые марки обладают высокой прочностью, которая характерна для стали. Именно поэтому материал применяется даже после появления современных сплавов.
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.
Принято считать, что чугун – экологически чистый материал. Именно поэтому его часто применяют при изготовлении различной посуды, к примеру, казана.
Высокая стойкость к воздействию кислотно-щелочной среды.
Высокая гигиеничность, так как все загрязняющие вещества могут легко удаляться с поверхности.
Рассматриваемый материал характеризуется достаточно длительным сроком службы при условии соблюдения рекомендаций по эксплуатации.
Входящие в состав химические вещества не могут нанести вреда здоровью.

Давно отработанная технология производства этого материала остается практически неизменной на протяжении многих лет. Это объясняется тем, что стало возможным производить большое количество расплавленного сплава при относительно низких затратах. Сегодня материал часто изготавливается из лома, что еще больше снижает стоимость продукта.