Белый и серый чугун | Справочник конструктора-машиностроителя
?Чугун – это сплав железа с углеродом.
Чугун содержит углерод – 2, 14 % и более дешевый материал, чем стали.
Он обладает пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами.
Из чугунов можно делать отливки более непростой фигуры, чем из сталей.
Литая структура чугунов содержит концентраторы напряжений, в качестве которых могут быть недостатки : пористость, ликвационная неоднородность, трещинки.
Включая небольшое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать сей материал для подробностей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам.
В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, ведущие ;
в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления.
Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.
2 ) Другой группу Б.
чугуна составляет : а ) чугун так именуемого мокрого прохода.
Обстоятельства его приобретения будут видимы при описании доменной плавки ( см.
Домна ) ;
тут же довольно упомянуть, что Б.
, который нельзя отменить углеродом, полученный из чистых руд, представляет самый удобный материал для пудлингового передела.
К этой же группе принадлежит также б ) Б.
чугун с небольшим содержанием углерода, извлеченный из настоящих, но нелегко восстановимых и трудноплавких руд при спелом ходе домны ;
Чугун ).
Содержание углерода в чугунах этой группы не превосходит 3%, количество же кремния всегда ниже, чем у чугунов серых и не часто достигает до 0, 4%.
Чугу?н — сплав железа с углеродом ( и прочими элементами ).
Содержание углерода в чугуне не менее 2, 14 % ( точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний ) : меньше — сталь.
Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита.
В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют : белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны.
Чугуны держат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в отдельных событиях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др. ).
Обыкновенно, чугун хрупок.
2 ) Другой группу Б.
чугуна составляет : а )
Обстоятельства его приобретения будут видимы при описании доменной плавки ( см.
Домна ) ;
тут же довольно упомянуть, что Б.
, который нельзя отменить углеродом, полученный из чистых руд, представляет самый удобный материал для пудлингового передела.
К этой же группе принадлежит также б ) Б.
чугун с небольшим содержанием углерода, извлеченный из настоящих, но нелегко восстановимых и трудноплавких руд при спелом ходе домны ;
такой чугун, особливо же ближайший к третному жесткому ( изгиб белый с темными крапинками ) есть наилучший материал для изготовления изделий так называемого ковкого
Чугун ).
Содержание углерода в чугунах этой группы не превосходит 3%, количество же кремния всегда ниже, чем у чугунов серых и не часто достигает до 0, 4%.
Высокопрочный чугун – это чугун, в котором графит имеет шаровидную фигуру.
Повышение крепости и пластичности чугуна достигается модифицированием, обеспечивающим получение глобулярного ( сфероидального ) графита вместо пластинчатого.
Поверхность графита сфероидальной формы имеет меньшее касательство к объему
Такая форма графита получается при присадках в жидкий чугун магния ( М ) или церия ( Се ).
Белый чугун — это чугун, у которого углерод химически соединен с железом.
Углерод в белом чугуне находится в виде цементита Fe 3 C — объединенное состояние.
Цементит придает излому чугуна блеск, а, который нельзя отменить цвет.
Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в объединенном состоянии, приобрел звание белого чугуна.
Белый, который был помянут для переработки в сталь, называется передельным
Подробности из белого чугуна получают методом литья.
Специальное легирование и замедленное охлаждение, а также последущая термическая обработка позволяют получить ковкий чугун.
осматривать Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, трудно обрабатывается резаньем.
Дальнейшая металлобработка крайне затруднена из — за высокой поверхостной твердости материала.
Металлобработка белого чугуна
Чистовая обработка инструментом из стали P12Ф3 смотреть Химический состав белого чугуна Химический состав передельного чугуна ГОСТ 805 — 95
Ковкий чугун обладает повышенной крепостью при растяжении, невысокой пластичностью и рослым сопротивлением удару.
По механическим характеристикам он занимает промежуточное положение между сталью и серым чугуном.
В зависимости от способа производства ковкий чугун разделяется на ферритный ( черносердечный ) и перлитный ( белосердечный ).
Отливки из ферритного ковкого чугуна
Этот чугун в изломе имеет темную бархатистую сердцевину со светлым ободком.
Ферритный ковкий чугун имеет следующий химический состав : 1, 75 — 2, 3% С ;
0, 85 — 1, 2% Si ;
0, 5 — 0, 6% Мn ;
не более 0, 2% Р и не более 0, 12% S.
С уменьшением содержания углерода механическая прочность чугуна возрастает, а литейные свойства ухудшаются.
4 ) В четвертую группу должно отложить : а ) Б.
, который программируется через отбеливание чистого серого
, который программируется при рафинировании нечистых серых чугунов.
побочные Обе эти операции имеют значение при кричном или пудлинговом переделе.
Отбеливание через расплавление и затем быстрое охлаждение делает металл способнее к выгоранию углерода, через что передел в железо идет скорее.
Серый, который был помянут расплавлению и рафинированию, т. е. подвергнутый окислительному влиянию дутья ( очищение 76 пудов чугуна длится около 2? часов ) претерпевает более глубокое изменение, а именно при этом выделяются не только углерод и большая часть кремния, но и значительная часть серы и фосфора ( угар металла доходит до 10% ) ;
Чугун серый ковкий высокопрочный
Надежность и долговечность изделия в современном машиностроении, в значительной мере зависит от свойств применяемых конструкционных материалов. Свыше 80% машиностроительных деталей различной массы и сложности изготавливают из сплавов на основе железа. В зависимости от содержания углерода сплавы на основе железа разделяют на стали и чугуны.
В отличие от стали в чугуне при определенных условиях часть углерода выделяется в виде розеток графита. В сечении такой розетки видны лишь отдельные пластины. Поэтому, на полированном шлифе чугуна заметны изолированные включения графита. Структура матрицы, чаще всего, бывает феррито-перлитной или перлитной. Такой чугун называют серым.
Обычно, в сером чугуне содержится от 2,5% до 3,6% углерода. В определенных количествах в него входят кремний и марганец. Как примеси, постоянно присутствует сера и фосфор.
Прочность чугуна определяется наличием в его структуре графита пластинчатой формы.
Такие графитовые включения значительно ослабляют матрицу. Под действием нагрузки возникает напряжение в металле с наибольшей концентрацией у концов у графитовых включений. В этих местах появляются микротрещины. Серый чугун имеет относительно невысокую прочность и разрушается без пластической деформации.
Чугун – литейный сплав.
Условия охлаждения чугуна после заполнения литейной формы оказывает решающее влияние на формирование его структуры. В тонких сечениях отливки, где скорость охлаждения в период кристаллизации высокая, образуется структура белого чугуна. Углерод в нем находится в виде цементита, графит отсутствует. В остальных сечениях образуется структура серого чугуна. Химический состав также оказывает влияние на структуру. С повышением содержания марганца и серы увеличивается зона отбела. Увеличение содержания графитизирующих элементов – углерода и кремния, уменьшает склонность чугуна к отбелу. Для получения отливок с заданными свойствами, необходимо в каждом конкретном случае учитывать как химический состав, так и скорость охлаждения чугуна в литейной форме.
Серый чугун
Несмотря на относительно невысокие механические свойства, серый чугун нашел широкое применение. Потому что легко обрабатывается, обладает повышенной демпфирующей способностью, а так же антифрикационными свойствами. Поскольку графит чугуна удерживает смазку и сам служит смазочным материалом. Сопряженные детали из чугуна легко перемещаются относительно друг друга.
Серый чугун с небольшими добавками хрома и никеля приобретает хорошие упругие свойства. Поршневое кольцо из такого чугуна после снятия нагрузки вновь принимает первоначальные размеры.
Серый чугун обладает высокой жидкотекучестью. При реальных температурах заливки длина спиральной пробы из чугуна почти вдвое больше стальной, что позволяет изготавливать отливки сложной конфигурации.
Серый чугун отличается малой объемной усадкой при кристаллизации, позволяющей во многих случаях обходиться без установки и прибыли. Наиболее распространенный агрегат для выплавки серого чугуна — вагранка с капельником, в котором происходит накапливание металла, а также усреднение его состава и температуры.
Для уменьшения склонности чугуна к отбелу, его модифицируют, вводя в жидкий металл кремнийсодержащие добавки. Модифицирование позволяет выравнивать свойства металла в различных сечениях отливки. Что видно на примере измерения твердости чугунов. Не модифицированного и модифицированного.
Глубина отбела на клиновой пробе модифицированного чугуна значительно меньше, чем не модифицированного. Форма графитовых включений в результате модифицирования также изменяется.
Кроме вагранок для выплавки серого чугуна используют электрические печи. Они позволяют выплавлять металл с более высокой температурой, что имеет важное значение для последующей, внепечной обработки чугуна. Формы для получения отливок из серого чугуна изготавливают уплотнением формовочной смеси в опоках. В полость литейной формы для выполнения внутренней конфигурации отливки устанавливают стержни.
В массовом производстве для мелких чугунных отливок широко применяют автоматические линии безопочной формовки, в том числе с установкой стержней при помощи стержнеукладчика.
Металл формы также заливается автоматически. Отливки из серого чугуна изготавливают не только в песчаных формах, но и металлических. Для получения отливок, имеющих форму тел вращения, широко применяют центробежный способ литья. При этом, повышается производительность труда, не расходуются формовочные материалы, отсутствует литниковая система.
Серый чугун — общепризнанный конструкционный материал. Его применяют для изготовления различных деталей, работающих в условиях статичных нагрузок, вибрации, повышенного трения.
Ковкий чугун
Известно, что такие детали автомобиля, как ступицы колеса, корпус дифференциала, испытывают динамические нагрузки. Можно ли использовать для их изготовления чугун? Можно, если значительно повысить его пластичность. Таким свойством обладает ковкий чугун, в котором графит имеет не пластинчатую, а хлопьевидную форму. По сравнению с серым чугуном в ковком, концентрация графитизирующих элементов – углерода и кремния ниже.
По прочности и пластичности ковкий чугун превосходит серый. Изменения химического состава привело к снижению жидкотекучести и росту усадки при затвердевании, что требует установки прибылей даже на мелких отливках. При производстве ковкого чугуна обычно используют дуплекс-процесс.
Выплавляют чугун в огранке, затем транспортируют в раздаточном ковше и переливают в электрическую индукционную печь, где его прогревают перед заливкой для повышения жидкотекучести.
Технологический процесс получения отливок из ковкого чугуна аналогичен получению отливок из серого чугуна. Все большее распространение получают автоматические формовочные линии. Металл в формы заливается на конвейере. Изготовленные отливки должны иметь структуру белого чугуна по всему сечению. Для получения структуры ковкого чугуна их подвергают графитизирующему отжигу в термических печах. В период выдержки происходит разложение цементита белого чугуна и образуется включение графита хлопьевидной формы.
После термической обработки отливки правят на специальных прессах.
Необходимость использования длительной термической обработки и правки значительно повышает трудоемкость изготовления деталей из ковкого чугуна. Кованая стальная заготовка распределительного вала двигателя заметно отличается от готовой детали.
Литая заготовка по своей конфигурации к ней значительно ближе, что намного снижает трудоемкость механической обработки. То же относится и к коленчатым валам, деталям ответственного назначения. Для замены кованых заготовок литыми, нужен сплав, который совмещал бы механические свойства стали с технологическими и эксплуатационными свойствами чугуна.
Высокопрочный чугун
Такими свойствами обладает высокопрочный чугун, в котором при кристаллизации образуются включения графита шаровидной формы.По сравнению с серым чугуном, высокопрочный, характеризуется повышенным содержанием углерода и кремния. А так же низкой концентрацией серы.Механические свойства чугуна определяют при испытании образцов, специально изготовленных в соответствии с ГОСТом.
В высокопрочном чугуне шаровидная форма графита, в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером, ослабляет матрицу и значительно снижает концентрацию напряжения при воздействии нагрузки.
По прочности чугун с шаровидной формой графита приближается к стали. Отливки из высокопрочного чугуна подаются обработке так же хорошо, как и из серого. При этом, достигается требуемая точность и чистота поверхности.
Высокопрочный чугун обладает высокой герметичностью. Из него изготавливают цилиндры газомотокомпрессоров, выдерживающие при испытаниях давление до 100 атмосфер.
Вместе с тем, высокопрочный чугун склонен к образованию усадочных раковин, что требует установки прибылей для питания массивных частей отливок.
Для выплавки высокопрочного чугуна широко применяют индукционные тигельные печи, в которых получают чугун нужного состава и температуры, достаточной для последующего модифицирования.
В качестве модификаторов используют магний, церий, иттрий, в виде чистых металлов или легатов. Для предотвращения быстрого всплывания и увеличения времени контакта с расплавом, модификатор накрывают стальными листами. Затем из печи выпускают металл в ковш. Такая технология повышает усвоение модификаторов в чугуне и обеспечивает стабильность процесса.
Для снижения склонности чугуна к отбелу, его дополнительно модифицируют ферросилицием. Формы для отливок большой массы, в основном, изготавливают на крупных встряхивающих столах.
Сборку форм и их заливку производят на специальном плацу. В процессе кристаллизации высокопрочного чугуна под воздействием модификаторов в расплаве происходит многократное ветвление пластин графита и образование его включений шаровидной формы. При недостаточном количестве модификатора или неравномерном его распределении в чугуне может образоваться обычный пластинчатый графит.
Для стабилизации структуры и обеспечении однородности физикомеханических свойств высокопрочного чугуна крупные отливки сложной формы подвергают термической обработке.
Например, нормализации.
После механической обработки детали поступают на участок контроля. Детали ответственного назначения проходят дефектоскопию. Замена ряда стальных деталей, испытывающих при эксплуатации большие ударные нагрузки и давление, деталями из высокопрочного чугуна, существенно удешевляет производство некоторых видов машиностроительной продукции.
Из высокопрочного чугуна изготавливают около 50% коленчатых валов для двигателей различного назначения. Эксплуатационные и литейные свойства чугунов обеспечили их широкое применение в различных отраслях машиностроения. Из них получают выше двух третей литых заготовок, используемых промышленностью нашей страны.
Разница между серым чугуном и белым чугуном
Опубликовано Admin
Основное различие — Серый чугун против белого чугуна материала после разрушения. Оба этих чугунных литейных сплава в основном содержат углерод и кремний, но в разных пропорциях.
Ключевое отличие между серым чугуном и белым чугуном заключается в том, что после разрушения белый чугун дает поверхность трещин белого цвета, а серый чугун дает поверхность излома серого цвета . В основном это связано с их составляющими в сплаве.Что такое серый чугун?
Наиболее часто используемой категорией литейного сплава является серый чугун. Композиция включает примерно от 2,5% до 4% углерода и от 1% до 3% кремния . В процессе производства серого чугуна надлежащий контроль содержания углерода и кремния и поддержание надлежащей скорости охлаждения предотвращает образование карбида железа во время затвердевания. железная матрица, насыщенная углеродом. Когда он разрушается, траектория трещины проходит через чешуйки, а поверхность излома становится серой из-за присутствия графита в материале.
Что такое белый чугун?
Белый чугун получил свое название из-за белой кристаллической поверхности трещин, которую он придает после разрушения.
В общем, большинство материалов из белого чугуна содержат менее 4,3% углерода и меньшее количество кремния . Это препятствует осаждению углерода в виде графита. Белый чугун чаще всего используется в тех случаях, когда важна стойкость к истиранию, а пластичность не требуется. Примерами являются вкладыши для бетоносмесителей, в некоторых волочильных головках, шаровых мельницах и экструзионных соплах. Белый чугун не поддается сварке, потому что очень трудно выдерживать возникающие при сварке напряжения при отсутствии каких-либо свойств пластичности в основном металле. Кроме того, зона термического влияния, примыкающая к сварному шву, может растрескиваться при остывании после сварки.
В чем разница между серым чугуном и белым чугуном?
Состав:
Серый чугун: В основном серый чугун имеет следующий состав; примерно от 2,5% до 4,0% углерода, от 1% до 3% кремния, а остальное уравновешивают с использованием железа.
Белый чугун: Как правило, белый чугун в основном содержит углерод и кремний; примерно от 1,7% до 4,5% углерода и от 0,5% до 3% кремния. Кроме того, он может содержать следовые количества серы, марганца и фосфора.
Свойства:
Серый чугун: Серый чугун обладает более высокой прочностью на сжатие и высокой устойчивостью к деформации. Его температура плавления относительно низкая, от 1140 ºC до 1200 ºC. Он также обладает большей устойчивостью к окислению; поэтому он ржавеет очень медленно, и это дает постоянное решение проблемы коррозии.
Белый чугун: В белом чугуне углерод присутствует в виде карбида железа. Он твердый и хрупкий, обладает большей прочностью на растяжение и чрезвычайно пластичен (способность долбить или сжимать без потери формы без разрушения или растрескивания). Он также обладает высокой прочностью на сжатие и отличной износостойкостью. Он может сохранять свою твердость в течение ограниченного времени, вплоть до красного каления.
Его нельзя легко отлить, как другие чугуны, потому что он имеет относительно высокую температуру затвердевания.
Применение:
Серый чугун: Наиболее часто используемые области серого чугуна: в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, корпусах насосов, электрических коробках, корпусах клапанов и декоративных отливках. Он также используется в кухонном оборудовании и тормозных дисках.
Белый чугун: Белый чугун наиболее широко используется для дробления, шлифования, измельчения и обработки абразивных материалов.
Изображение предоставлено:
1. «Чугунная сковорода» Эвана-Амоса — собственная работа. [Общественное достояние] через Commons
2. Великолепные чугунные перила на холме поклонения в Риверхеде (ii) – geograph.org.uk – 1593921 Автор Tristan Forward [CC BY-SA 2.0], через Wikimedia Commons
Руководство для начинающих по идентификации чугуна
Из-за темпераментной природы всех типов чугуна существует распространенное — и досадное — заблуждение, что практически невозможно создать качественный сварной шов с использованием чугуна.
Несколько сварщиков были дезинформированы о возможностях, открывающихся в чугуне при правильном обращении с ним. Профессионалы компании Muggy Weld нередко получают положительные отзывы от клиентов, которые, наконец, обнаруживают, что то, что они раньше считали невыполнимым проектом, на самом деле стало управляемым.
Что такое чугун?
— это сплав, содержащий от 2 до 4 процентов углерода, а также небольшое количество кремния и марганца. Вы также часто найдете другие примеси в чугуне; есть конгломерат элементов, которые могут затруднить работу с металлом. Чугун также содержит частицы углерода, которые делают его склонным к растрескиванию или разрушению. Кованое железо, в отличие от чугуна, представляет собой металл, который вы просто нагреваете, а не плавите, и в результате вы можете легко придать ему форму. Поскольку он податлив, для сварки часто используется кованое железо. К сожалению, с чугуном это часто не так.
Мы часто ассоциируем чугун с посудой, бытовой утварью и некоторыми зданиями.
Существуют разные типы чугуна, и слесарям полезно знать, с какой вариацией они будут работать. Мы дадим краткий обзор четырех типов чугуна: серого, белого, ковкого и пластичного.
Серый
Серый чугун — одна из наиболее широко используемых форм чугуна, поэтому любой рабочий по металлу может захотеть ознакомиться с этим типом, прежде чем использовать другие варианты. Серый чугун характеризуется чешуйчатым внешним видом и серым цветом, создаваемым графитом внутри его состава. Свойства серого чугуна будут меняться в зависимости от того, какие материалы соединяются при их совместном плавлении.
Вопреки распространенному мнению, некоторые виды чугуна действительно можно успешно сваривать. Благодаря своей низкой цене серый чугун является привлекательным вариантом для любых проектов, где он применим. Он чрезвычайно устойчив к нагреву, а также является одним из немногих металлов, хорошо устойчивых к термоциклированию (серия быстрых переключений между теплом и холодом). Некоторые металлы начинают трескаться, если они быстро переключаются между резкими перепадами температур.
Серый чугун — один из самых устойчивых металлов к частым перепадам температуры, поэтому многие используют его для этой цели.
Белый
По сравнению с другими типами чугуна белый чугун является единственным типом, в котором углерод представлен только в виде карбида. Белый чугун получил свое название и внешний вид из-за соединений, известных как цементит и перлит в его структуре. Как и его серый аналог, белый чугун имеет множество мелких чешуек и трещин.
Однако, в отличие от своего серого аналога, белый чугун имеет низкое содержание углерода и силикона. Это делает его менее ударопрочным, чем многие виды железа. Белый чугун часто комбинируют с серым, чтобы повысить его ударную вязкость. Хотя это и недорогой вариант, белое железо чрезвычайно хрупкое, что затрудняет его резку. Это происходит из-за быстрой скорости охлаждения.
Ковкий
При нагревании белого чугуна получается ковкий чугун. Когда первый нагревается до 920 градусов по Цельсию, ему дают невероятно медленно остыть.
Это позволяет графиту медленно отделяться и формироваться в сфероидальные частицы. Это создает более гладкую поверхность, чем шелушащаяся поверхность белого железа.
Существует два типа ковкого чугуна; черное сердце и белое сердце. Уайт-сердце нагревают в окисленной атмосфере, чтобы удалить углерод с поверхности. Процесс охлаждения белого сердца занимает несколько дней, и в результате получается очень устойчивый к растрескиванию продукт.
Серый чугун получают путем отжига в нейтральной атмосфере. Затем он выдерживается при высокой температуре до четырех дней и, подобно белому сердцу, создает поверхность без чешуек.
Как следует из названия, этот тип чугуна является наиболее ковким из своих аналогов. Вы можете легко работать и манипулировать им, придавая ему различные формы, что делает его идеальным для создания уникальных изделий.
Ковкий
Свойства магния в сплаве ковкого чугуна придают графиту сфероидальную форму, в отличие от чешуйчатых форм белого и серого чугуна.
Ковкий чугун устойчив к износу и повреждениям, сохраняющимся при сильном ударе. Отсутствие чешуек делает ковкий чугун более устойчивым к повреждениям, чем белый или серый чугун. Ситуации, которые могут привести к разрушению белого и серого чугуна, вместо этого позволят изгибаться ковкому чугуну. Хотя с ковким чугуном может быть сложнее работать, чем с другими вариантами, его слава заключается в его долговечности.
Как можно использовать чугун при сварке?
Как мы уже говорили выше, чугун не так уж невозможно сварить, как многие думают. Многие отвергают предметы, содержащие чугун, как не подлежащие ремонту. Мы в Muggy Weld стремимся донести до сварщиков тот факт, что они могут сэкономить деньги, научившись работать с чугуном. Задача просто требует навыка оценки металла, с которым вы работаете, и методов, которые помогут вам достичь нужных результатов.
