Что такое белый чугун: Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Содержание

применение, маркировка, состав, свойства, виды

Металлические сплавы железа и углерода, где содержание второго элемента превышает 2,14%, называют чугунами. К белым чугунам относят такие сплавы, в которых углерод представлен в виде карбида железа Fe3C (цементита). Именно из-за светлого цвета на изломе их и называют белым.

Условия изготовления отливок из белой марки приведены в ГОСТ 1215-79 и ГОСТ 26358-84. В них указаны технические требования, порядок приемки, испытаний, транспортирования и хранения чугунных сплавов. Маркируется буквами БЧ.

Виды выпускаемого белого чугуна

В зависимости кристаллической структуры, а так же наличия и соотношения составляющих элементов белые чугуны подразделяют на:

обыкновенный;
легированный;
жаропрочный;
нержавеющий.

Отдельным видом выделяют чугунные сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением.

Внутренняя структура обыкновенного белого чугуна содержит углерод в виде цементитных зерен. Количество углерода влияет на температуру плавления и в зависимости от этого чугуны подразделяют на:

доэвтектические с более низкой температурой плавления, углерода не боле 4,3%;
эвтектический с содержанием углерода 4,3%;
заэвтектические — более 4,35% и может достигать — 6,3%.

Эффекта отбеливания чугуна достигают путем быстрого охлаждения отливки, которая в результате получается неоднородной по своему составу. Верхний слой, толщиной до 30 мм, становится белым, а остальная сердцевина представляет собой обычный серый чугун.

Достоинства и недостатки

Как и все чугунные сплавы, белые отличаются большой прочностью в сочетании с хрупкостью при сильных механических ударах. В числе основных положительных качеств белого чугуна следует назвать:

высокую твердость;
большое удельное сопротивление;
износостойкость;
повышенное сопротивление коррозии.

Важным качеством белых чугунов считается очень хорошая устойчивость к воздействию высоких температур, которая используется для снижения количества трещин в первоначальных отливках.

К основным недостаткам относят такие качества, как:

хрупкость и возможность разрушения при механических воздействиях;
низкие литейные качества и плохое заполнение форм;
вероятность образования внутренних трещин при отливке;
сложная и некачественная механическая обработка.

Образование дефектов при сваривании из-за быстрого выгорания углерода и образования пор.

Область применения

Обыкновенный белый чугун используют весьма ограниченно, поскольку он плохо применим к механической и термической обработке. Для производства изделий он часто применяется в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Самое широкое применение сплав получил при изготовлении крупных деталей простой конфигурации. Это корпуса и детали станков и прокатных станов, шары для мельниц, приводные и опорные колеса. Кроме этого белый чугун используют для изготовления узлов агрегатов, которые испытывают на себе постоянное воздействие абразивных материалов.

Важным моментом является использование обычного чугуна в качестве сырья для изготовления ковких сортов железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

Легирование белого чугуна

Наличие в составе сплава легирующих добавок сильно изменяет его физические свойства, которые значительно расширяют его область применения. В качестве легирующих элементов в металлургии используют очень распространенные вещества.

Для повышения твердости в железоуглеродистый чугунный сплав могут быть добавлены: никель, фосфор, марганец, хром, ванадий, кремний, медь, титан и сера.

В том случае, если количество легирующих добавок примерно равно углеродному содержанию, чугун приобретает предельно возможную твердость.

Износостойкость, как физическая характеристика белого чугуна, рассматривается независимо от его твердости. Ее повышения достигают изменением структуры металла путем добавления карбидов и фосфидов в виде равномерно распределенных включений. Качество отливки деталей напрямую зависит от химического состава сплавов и количества легирующих элементов.

В зависимости от процентного содержания легирующих примесей белый чугун подразделяют на:

низколегированный до 2,5%;
среднелегированный до 10%;
высоколегированный.

Уже готовые отливки из чугуна подвергаются дополнительной температурной обработке (отжигу), в результате которой снимаются внутренние напряжения металла и происходит стабилизация внешних размеров. Температура отжига белого легированного чугуна около 850°C.

Процесс нагрева и охлаждения происходит медленно для исключения образования внутренних трещин и других дефектов.

Легированные чугунные сплавы получили широкое применение в производстве:

деталей промышленного оборудования и станков;
узлов и деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники;
подвижного железнодорожного состава; труб, насосов, котлов;
бытовых и хозяйственных изделий.

Это обусловлено улучшенными качествами металлов по сравнению с обычным белым чугуном.

Нержавеющие сплавы

Для повышения устойчивости белого чугуна к коррозии в него добавляют большое количество хрома. Это приводит к образованию оксидной пленки на поверхности и дальнейшему прекращению доступа кислорода. Кроме этого высокохромистый белый чугун приобретает устойчивость к щелочным растворам, серной и азотной кислоте.

Дополнительно процесс легирования хромом предупреждает возможность коагуляции карбидов при сильном нагреве сплава. Это позволяет получать качественные сварные соединения деталей из белого чугуна. Если в процессе легирования вместе с хромом добавлены никель и молибден, то полученный нержавеющий сплав по прочности можно сравнивать с лучшими жаропрочными сталями, которые намного дороже.

Хромосодержащий белый чугун применяют в случаях тяжелых эксплуатационных условий, присутствия щелочей и окислителей, потребности высокого электросопротивления.

Белый жаропрочный чугун

Для получения чугунного сплава способного сохранять первоначальные размеры в процессе циклических нагревов до высокой температуры в него, кроме хрома, добавляют:

до 2,0% меди;

0,5% титана;
0,1% никеля.

При этом металл относится к группе нержавеющих белых чугунов и может использоваться во многих отраслях деятельности.

Сплавы с высоким удельным сопротивлением

Такие виды белого чугуна применяют для изготовления литых нагревателей электрических печей и сушек, работающих при температуре до 900°C. Для получения сплава в него добавляют:

3,0-5,0% никеля;
2,5-3,5% углерода;
2,0-2,5% кремния;
1,0-1,5% марганца.

Такой белый чугун с высоким удельным сопротивлением называют сормайт и используют для изготовления электронагревателей различной мощности.

Белый чугун нельзя назвать слишком распространенным сплавом из-за технических трудностей при его механической и термической обработке.

Однако создание легированных сплавов значительно расширяет сферу применения этого материала в результате кардинального изменения его физических и химических свойств.

При этом процесс легирования не требует использования редких и очень дорогих добавок. Поэтому применение белого чугуна для изготовления изделий и заготовок будут расширяться.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Применение белого чугуна

Белый чугун — это сплав с большим содержанием углерода, имеющий на изломе светлый цвет. Находящийся в его составе цементит, дает излому некоторый блеск, а за счет графита чугун имеет светлый оттенок. Основное использование данного материала – переплавка в различные сплавы. В зависимости от формы зерен графитов, определяется вид чугуна.

В составе белого чугуна могут быть сера, фосфор, кремний, марганец. А так как сам по себе материал довольно хрупкий, то в него так же могут добавлять хром, ванедий, никель, алюминий для получения прочности.

Чугун можно одновременно определять как высокотвердый и хрупкий материал, в результате чего обработка заготовок привычным механическим способом становится затруднительной (фрезерование, резание и другие). Для более успешной обработки необходимо обращаться к специальным приемам, где задействованы инструменты из быстрорежущей стали.

В промышленности крайне редко можно встретить применение белого чугуна в чистом виде, обычно он используется для переплавки в стали. Согласно нормам ГОСТа содержание в материале кремниевых компонентов должно быть снижено, а содержание марганца, наоборот, увеличено. Подобные образцы можно получить литьевым способом.

Во время выплавки материала можно контролировать степень графитизации, и в результате получить некоторые переходные стадии чугуна, которые называют отбеленным чугуном. В нем помимо карбида железа находится графитовый углерод. Обычно полученный таким способом чугун применяется для фрикционных деталей механизмов сухого трения.

Самое известное использование их – тормозные колодки. Ну а так как получаемые сплавы имеют повышенную износоустойчивость, то их можно использовать для прокатного оборудования (валы и валки).

Помимо полученной крепости, материалу можно придать жаростойкость, износоустойчивость. Для этого белый чугун дополнительно легируется никелем и хромом. Полученный справ так и называют износостойким. Область применения такого материала – отливка деталей, которые впоследствии подвергаются термообработке. В конечном итоге получаются детали, обладающие очень прочной поверхностью. Помимо этого заготовки характеризуются повышенной устойчивостью к воздействиям кислот. Они показывают отличные результаты даже при довольно высоких температурах (1000°С).

Чтобы получить износостойкий чугун, помимо никеля и хрома в основной сплав могут быть добавлены и другие компоненты, но в гораздо меньшем количестве (титан, медь). Они то и придают материалу ожидаемую износостойкость, необходимую для арматуры и деталей печей, пескометов, мельниц, дробометов.

Маркировка белого чугуна начинается от предельного, показывая, какая часть кремния в нем находится: П, ПЛ, ПФ, ПВК. Если чугун имеет износостойкость, то его маркировка будет соответствующей: ИЧХ, ИЧ. И каждый раз исходным материалом для нового справа является белый доэвтектический чугун. Для получения ковкого чугуна необходимо использовать метод обжига.

29/07/2013, 09:07

Что такое белый чугун?

Последнее обновление: 11 ноября 2020 г.

Что означает белый чугун?

Белый чугун представляет собой разновидность углеродисто-железного сплава, который содержит более 2% углерода в форме цементита.

Название «белое литье» происходит от его белой поверхности, вызванной примесями карбида, которые позволяют трещинам по всему металлу. При изломе он имеет серебристый (белый) излом.

Меньшее содержание кремния в сочетании с более быстрым охлаждением позволяет белому чугуну выделять цементит метастабильной фазы, Fe ₃ C, как продукт вместо графита. Цементит, выделяющийся при плавлении, образует крупные частицы в виде эвтектической смеси, тогда как другой фазой является аустенит, который при охлаждении может превратиться в мартенсит.

Белый чугун обычно считается слишком хрупким для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря его твердости и стойкости к истиранию, а также низкой стоимости он является приемлемым выбором для тех применений, где желательна износостойкость. Белый чугун обладает высокой прочностью на сжатие и износостойкостью. Высоколегированные белые чугуны в основном используются в тяжелых условиях, подверженных истиранию и эрозии, поскольку они демонстрируют коррозионную стойкость от средней до превосходной при наличии относительно высоких уровней хрома и других легирующих элементов.

Коррозионпедия объясняет Белый чугун

Белый чугун дает трещины белого цвета при разрушении из-за примесей карбида. Углерод, содержащийся в чугуне, выделяет крупные молекулы, повышающие его твердость и долговечность. Он недорогой и легкодоступный, что делает его очень востребованным.

Эвтектический карбидный компонент белого чугуна слишком велик, чтобы обеспечить дисперсионное твердение, наблюдаемое в некоторых сталях, где пластическая деформация может подавляться цементитом. Однако повышение объемной твердости чугуна и его значительной объемной доли в данной смеси обеспечивает адекватное осаждение. Большая доля карбида в материале позволяет отнести белый чугун к металлокерамике.

Белый чугун подразделяется на три категории:

Нормальный белый чугун, содержащий элементы Si, C, Mn, S и P, без других легирующих элементов
Высоколегированный белый чугун, где общее массовая доля легирующих элементов более 5 %
Чугун белый низколегированный, в котором общая массовая доля присутствующих легирующих элементов менее 5 %

При использовании белого чугуна в толстых отливках его трудно охлаждать достаточно быстро, чтобы расплав застыл по всей отливке. Однако для корпуса из белого чугуна можно использовать быстрое охлаждение, после чего оставшаяся часть может медленно охлаждаться с образованием серого чугуна в сердечнике. Полученное литье называется охлажденным литьем, и его преимущества включают твердую поверхность и более жесткую внутреннюю часть.

В процессе кристаллизации, охлаждения и термообработки окончательное содержание, тип и распределение фаз чугуна формируются вместе со структурой чугуна. Внешний вид излома отливки зависит от типа высокоуглеродистых фаз. Внешний вид излома чугуна определяет, классифицируется ли металл как серый чугун или как белый чугун.

Поделись этим термином

Связанные термины

Чугун
Твердость материалов
Постоянная твердость
Цементит

Карбид
Серый чугун
Эвтектическая реакция
Дисперсионное твердение

Метки

Выбор материаловКоэффициент твердостиНаучные свойстваВеществаМеталлыХимическое соединениеПроизводство и производство

Актуальные статьи

Покрытия

5 наиболее распространенных типов металлических покрытий, о которых должен знать каждый

Покрытия

4 типа покрытий для бетонных полов (и что нужно знать о каждом)

Коррозия

21 Типы коррозии и разрушения труб

Научные свойства

6 способов измерения вязкости жидкости

Белый чугун | Металлургия для чайников

Белый чугун представляет собой нелегированный чугун с низким содержанием углерода и кремния, так что его структура представляет собой твердый хрупкий карбид железа без свободного графита. Эти утюги имеют ограниченное применение из-за отсутствия ударопрочности и сложности сохранения структуры в более толстых секциях. В некоторых случаях отливки разрабатываются и производятся так, чтобы иметь белую структуру в определенных областях и серую или чешуйчатую структуру в других местах для повышения ударной вязкости.

Белый чугун

Это чугун с белой изломистой поверхностью из-за присутствия цементита. При более низком содержании кремния и более быстром охлаждении углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы Fe3C, а не графита. Цементит, выделяющийся из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит). Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут ингибировать пластическую деформацию, препятствуя движению дислокаций через ферритовую матрицу).

Скорее, они повышают объемную твердость чугуна просто благодаря своей очень высокой твердости и значительной объемной доле, так что объемная твердость может быть аппроксимирована по правилу смесей. В любом случае, они предлагают жесткость за счет жесткости. Поскольку карбид составляет большую часть материала, белый чугун можно с полным основанием отнести к кермету.

Микроструктура Белый чугун

Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря хорошей твердости и стойкости к истиранию и относительно низкой стоимости он находит применение в таких областях, как изнашиваемые поверхности (рабочее колесо и улитка) шламовых насосов. , вкладыши и подъемные стержни в шаровых мельницах и мельницах самоизмельчения, шары и кольца в угольных измельчителях, а также зубья ковша обратной лопаты (хотя для этого применения чаще используется литая мартенситная сталь со средним содержанием углерода).

Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы полностью затвердеть расплав в виде белого чугуна. Однако можно использовать быстрое охлаждение для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя ядро из серого чугуна.

Полученная отливка, называемая охлажденной отливкой, обладает преимуществами твердой поверхности и несколько более жесткой внутренней части. Высокохромистые сплавы белого чугуна позволяют отливать в песчаные формы массивные отливки (например, 10-тонное рабочее колесо), т. е. не требуется высокая скорость охлаждения, а также обеспечивают впечатляющую стойкость к истиранию.

Вам также может понравиться

Типы чугуна Чугун — определение Чугуны обычно…

Чугун Что такое чугун? Чугун получают.