Чугун температура плавления: плавка белого, серого сортов металла

Содержание

плавка белого, серого сортов металла

В промышленности, быту широкого используются изделия из чугуна. Металл представляет собой железо, в молекулярную структуру которого интегрировано 2 процента углерода. Сегодня получают большое величество марок металла, имеющего различные характеристики излома. Около ста видов.

Производство требует огромного количества тепловой энергии, поскольку температура плавления чугуна составляет свыше одной тысячи градусов по Цельсию. Плавка происходит при температуре 1150 — 1200 C° .

Помимо углерода, для получения необходимой марки, в замесы добавляют кремний, серу, марганец, фосфор. Повышения прочности добиваются вкраплением в замесы легирующих добавок.

Отличия от стали

По технологическому процессу чугун является первичным продуктом, получаемый путём литья, а сталь конечным. Молекулярное построение стали содержит углерод в ничтожном объёме. Материал пластичный, хорошо поддаётся механической обработке. Изготовление продукции осуществляется ковкой, сваркой, прокаткой на станах. Имеет высокую температуру плавления. По технологии сталь подлежит закалке. Качество зависит от приготовленной смеси и от того, какая температура плавления сталей задана.

Скорость превращение стали в жидкое состояние находится в зависимости от различных добавок. Конкретно ответить на вопрос, при какой температуре плавится сталь, можно условно, указав лишь диапазон нагрева. Переход из твёрдого вещества в жидкую консистенцию происходит при температуре 1450—1600 C° .Приведённый цифровой параметр указывает на отличие стали от чугуна. Это различные температуры плавления.

Чугун не так прочен, как сталь. Отлитые заготовки содержат поры, придающие им хрупкость. Именно в процессе литья получают изделия из чугуна. Наличие микроскопических пустот снижает теплопроводные характеристики металла. Важно задать тепловой режим, зафиксировать, при какой температуре плавится чугун .

Чёрная металлургия производит несколько разновидность первичного продукта. Рассмотрим некоторые из них.

Сероватый чугун

Сплавы, образованные компонентами железа и углерода, изменяют структуру при интеграции хлопьевидного, пластинчатого, волокнистого графита. Производители получают чугун повышенной прочности, добавляя графит глобулярный. Присутствие в замесе Mg, Ce (магний, церий) мотивируют его модификацию. От того, как быстро расплавленный чугун остывает, он приобретает новые потребительские характеристики. Получают изделия нужного качества от умелого сочетания конкретных свойств.

Для облегченного поиска нужного материала в каталогах, изделия маркируются аббревиатурой С. Ч. Цифры , следующие после букв, указывают на предел силовой нагрузки в килограммах/на миллиметр квадратный. Металл повышенной прочности имеет буквенное обозначение В. Ч. Цифры , показывают величину прочности, а также через дефис — увеличения длины в процентном отношении. Например, ВЧ60−1

Чугун серый обладает отличными технологическими показателями в процессе его производства:

  1. Кристаллизация не требует запредельных температур, что положительно сказывается на экономии электрической, других видов энергии.
  2. Показывает уникальную жидкостную текучесть.
  3. При разливе демонстрирует оптимальную усадку.

Металл благодаря уникальным свойствам является базовым материалом для производства изделий.

Имеет недостатки в применении. Изготавливают узлы, детали, работающие только на сжатие. Отливают станины для станков, цилиндры, различные поршни и так далее. Критичные показатели по хрупкости не позволяют использовать для производства изделий, работающих в условиях силовых воздействий на изгиб. Температура плавления 1150 — 1260 C°

Цвета отбеленного полотна

Белый чугун содержит железоуглеродистое соединение, называемое цементитом. Обладает колоссальной твёрдостью, исключающую пластичность. Если произвести разлом металла, то цвет виден на изломе. Чугун тверже камня и хрупок, как яичная скорлупа. Подвергают обработке с целью получить ковкое разнообразие. Температура плавления происходит в диапазоне 1150 — 1350 C °. Уместно заметить, что термин ковкий используется условно, поскольку металл не поддаётся пластической обработке. Ковкий чугун получают в результате термического обжига.

Нагрев материала свыше 900 градусов по Цельсию влияет на его свойства. К такому результату приводит и быстрота остывания графита. Несоблюдение технологических параметров ведёт к усложнению производства сварочных работ, обработке заготовок.

Чугун высокой прочности

В чёрной металлургии высокопрочным материалом называют чугун, имеющий в молекулярной структуре графитные вкрапления, форма которых сфероидальная. Уникальное отношение поверхности шаровидного графита к объёму обеспечивает формирование металлической основы, то есть влияет на прочность. Плавление металла с интеграцией шаровидного графита не допускает трещин. Образуются новые свойства металла: становится прочным при силовом воздействии на изгиб. Кроме этого, демонстрирует:

  • вязкость при мгновенных ударах;
  • повышение коэффициента текучести;
  • небольшое удлинение, которое можно назвать относительным явлением.
  • уникальную сопротивляемость при сжатии;
  • износостойкость.

Этот вид поддаётся сварке. Соединение металла осуществляется с помощью флюсов, применяемых в виде пастообразных консистенций.

Сверхпрочный чугунный материал обладает отличными свойствами литья. Прекрасная текучесть в жидком состоянии обеспечивает образцовое наполнение форм. По некоторым технологическим параметрам материал можно сравнивать со сталью.

Учитывая отличные конструктивные свойства, на заводах производят детали для узлов и систем, если они не испытывают при эксплуатации машин и механизмов силовых нагрузок на растяжение.

Изменения решётки

При увеличении тепла (чугун плавится при температуре 1200 градусов по Цельсию), происходит переход кристаллической решётки в текущее жидкое состояние. Именно в этот момент растёт внутренняя энергия металла. Достигнув нагрева свыше одной тысячи градусов, кристаллическая решётка разрушается. В это время, поступающая тепловая энергия продолжает ослаблять молекулярные связи. Наблюдается увеличение запасов энергии внутри металла. Она выше той, что содержит кристаллизованный материал, в несколько раз.

Прекращение нагревания является началом охлаждения металла. Происходит обратный процесс кристаллизации, развивающийся по дендритному алгоритму. То есть из точек, мотивирующих такое развитие. Они (дендриты) выступают в роли априорных стадий процесса. Кристалл вырастает как бы из центра явления. В жидком, но уже в остывающем чугуне, кристаллизация происходит по принципу строения дерева. В процессе участвуют дендриты цементита, аустенита и графита. Зафиксировано термодинамическим способом, что именно графит шаровидной формы представлен дендритом, имеющим секторальную слоистую конструкцию.

Серый чугун температура плавления — Морской флот

На сегодняшний день чугун считается одни из самых распространённых металлов. Из него изготавливаются детали для техники и промышленного оборудования, строительные материалы и многое другое. Прежде чем заниматься литьем необходимо знать температуру плавления чугуна.

Виды чугуна

Существует несколько видов чугуна. В него добавляют различные легирующие примеси, которые изменяют характеристики цельного материала. Для этого используют алюминий, хром, ванадий или никель. В дополнение к ним идут и другие примеси. Параметры готовых изделий напрямую зависят от состава сплава. Разновидности:

  1. Серый чугун. Считается самым популярным видом. В составе содержится 2,5% углерода, который представляет собой частицу графита или перлита. Обладает высоким показателем прочности. Из серого чугуна делают детали, выдерживающие постоянные нагрузки. Это могут быть зубчатые шестерни, детали корпусов, втулки.
  2. Белый чугун. Углерод, содержащийся в составе, представляет собой частицы карбида. На изломе материала остаётся белый след, что соответствует названию. Содержание углерода в среднем более 3%. Хрупкая и ломкая разновидность материала, из-за чего его используют только в статических деталях.
  3. Половинчатый. Объединяет в себе характеристики двух предыдущих видов чугуна. Частицы графита и карбида насыщают металл углеродом. Его содержание от 3,5 до 4,2%. Износоустойчивый материал, который используется в машиностроении. Выдерживает постоянное трение.
  4. Ковкий чугун. Получается из второй разновидности материала, после проведения отжига. Сплав содержит углерод в виде частиц феррита. Его количество — около 3,5%. Как и половинчатый используется для изготовления деталей в машиностроении.

Чтобы получить высокопрочный материал, частицы графита подвергают обработке, чтобы они приняли шаровидную форму и заполнили кристаллическую решётку. В сплав добавляют магний, кальций или церий.

Тепловые свойства чугуна

Характеристики металла зависят от его тепловых свойств. Они меняются при обработке высокими и низкими температурами. Напрямую зависят от состава сплава.

Теплоемкость

Теплоемкость — обработка металла теплом. Нагревается до тех пор, пока температура заготовки не поднимется на один Кельвин. Этот показатель зависит от наличия дополнительных компонентов в сплаве и температуры. Если она высокая, то и теплоемкость будет больше. Средние показатели теплоемкости:

  1. Твердый металл — 1 кал/см3Г.
  2. Расплавленные материал — 1,5 кал/см3Г.

Из этих показателей высчитывается соотношение теплоемкости и объема вещества.

Теплопроводность

Этот параметр определяет насколько хорошо материал может проводить теплоэнергию. Зависит не только от компонентов в составе сплава, но и структуры металла. Теплопроводность для твердого материала выше, чем для расплавленного. У разных марок стали этот показатель варьируется в пределах 0.08–0.13 кал/см сек оС.

Температуропроводность

Эта физическая величина отображает способность материла изменять температуру тела. При расчёте требуется учитывать такие показатели:

  1. Диапазон теплопроводности для разных марок чугуна. Применимо к твердому материалу.
  2. Для жидкого металла — 0.03 см2/сек.

Дополнительно учитывается показатель теплоемкости.

Температура плавления

Чугун считается лучшим металлом для плавки. Высокий показатель жидкотекучести и низкий усадки позволяют эффективнее использовать его при литье. Ниже будут приведены показатели температуры кипения для разных видов этого металла в градусах Цельсия:

  1. Серый чугун — температура плавления достигает 1260 градусов. При заливке в формы поднимается до 1400.
  2. Белый — плавится при 1350 градусах. Заливается в формы при 1450.

Показатели плавления чугуна на 400 градусов ниже, чем у стали. Это снижает затраты энергии при обработке чугуна.

Влияние химических элементов на свойства металла

Чтобы понимать, как влияют примеси на характеристики и свойства чугуна, необходимо разобраться со структурой его отдельных видов:

  1. Белый — форма углерода в этой разновидности представляет собой карбид. На изломе виднеется белый цвет. Считается хрупким и ломким материалом, который редко используется в промышленности без добавок.
  2. Серый чугун. Пластинки графита в этом материале насыщают его углеродом. Чтобы использовать материал при производстве деталей для промышленного оборудования, изменяется форма зерен с помощью плавки.
  3. Ковкий — графитные зерна в этой разновидности металла имеют вид хлопьев.

Высокопрочный чугун получается после добавления в сплав магния. Чтобы улучшить характеристики этого металла, используются примеси.

Примеси

Каждая примесь, добавляемая к железу и углероду, изменяет свойства готового материала. Влияние добавок на качество чугуна:

  1. Магний. Позволяет сделать шаровидные зерна в материале. Это увеличивает показатели прочности и твердости заготовки.
  2. Марганец. Замедляет процесс графитизации. Металл белее на изломах.
  3. Кремний. Увеличивает графитизацию материала. Максимальное количество кремния в заготовке — 3,5%. От его количества зависит показатель прочности.
  4. Сера. Количество этой примеси снижается для улучшения жидкотекучести.
  5. Фосфор. Практически не влияет на процесс графитизации. Улучшает жидкотекучесть. При добавлении фосфора в сплав, улучшается износоустойчивость и прочность.

В чугун могут добавляться легированные материалы.

Технология самостоятельной плавки

Зная при какой температуре плавится чугун, можно провести самостоятельную плавку. Однако это затратный и трудоемкий процесс. Сделать качественную отливку без специального оборудования невозможно.

В первую очередь, требуется оборудовать отдельное помещение, в котором будет хорошая вентиляция. Процесс плавки производится в печи. Лучший вариант — доменная печь. С ее помощью можно перерабатывать большие объемы расходного материала (железорудного сырья). Используемое топливо — кокс. Однако это промышленно оборудование, которое требуется особых условий использования.

В собственных мастерских используются индукционные печи. Расплавляется сырьё в тиглях. В процессе плавки необходимо использовать флюс, благодаря которому образуется легкоплавкий шлак. Когда металл расплавлен, мастер переливает его в формы из песка или металла.

Температура плавления чугуна незначительно изменяется в зависимости от вида материала и содержащихся в нём примесей. В домашних условиях крайне сложно обрабатывать этот металл. Требуется оборудовать помещение, позаботиться о вентиляции и пожаробезопасности. После подготовки установить печь и другие приспособления для плавки.

Министерство сельского хозяйства и продовольствия РБ

Белорусский Государственный Аграрно Технический Университет

Реферат на тему:

Выполнил: студент 2 эа гр.

Проверил: Довнар И.В.

Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2,14 до 6,67%.

Чугун — дешевый машиностроительный материал, обладающий хорошими литейными качествами. Он является сырьем для выплавки стали. Получают чугун из железной руды с помощь топлива и флюсов.

Получение чугуна — сложный химический процесс. Он состоит из трех стадии: восстановления железа из окислов, превращения железа в чугун и шлакообразования. Подробно этот процесс рассматривается в курсе химии.

Чугун, у которого большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита, называется серым чугуном. Серый чугун мягкий, хорошо обрабатывается режущим инструментом. В изломе имеет серый цвет. Серый чугун обладает малой пластичностью, его нельзя ковать, так как содержащийся в нем графит способствует раскалыванию металла. Серый чугун значительно лучше работает на сжатие, чем на растяжение. Получается серый чугун путем медленного охлаждения после плавления или нагревания. Температура плавления серого чугуна 1100—1250° С.

Обычно серый чугун содержит 2,8—3,6% углерода, 1,6—3,0% кремния, 0,5—1% марганца, 0,2—0,8% фосфора и 0,05—0,12% серы. Сера уменьшает жидкотекучесть и прочность чугуна, увеличивает его литейную усадку и затрудняет его сварку. Фосфор делает чугун более жидкоплавким и улучшает его свариваемость, но повышает твердость и хрупкость.

Если серый чугун быстро охлаждать после плавления, то он отбеливается, т. е. частично превращается в белый, и становится очень хрупким и твердым. Наличие в составе чугуна большого количества кремния способствует получению серого чугуна.

Присутствие в чугуне большого количества марганца способствует отбеливанию чугуна.

Недостатком серого чугуна является хрупкость, препятствующая его использованию для изготовления деталей машин, подвергающихся ударным нагрузкам.

Марки чугунов, например СЧ12-28, читаются следующим образом: СЧ— серый чугун, первые двухзначные цифры 12, 15, 18 и т. д. — средняя величина предела прочности при испытании на разрыв в кг/мм2, а вторые — 28, 32 и т. д. — то же при изгибе.

чугун серый сплав примесь

Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении для отливок различных деталей машин. Он достаточно хорошо сваривается, особенно с применением предварительного подогрева. Он мало пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для малоответственных деталей и деталей, работающих на износ. Серый чугун с высоким содержанием фосфора (0,3—1,2%) жидкотекуч и используется для художественного литья.

Зависят главным образом от содержания в нем углерода и других примесей, неизбежно входящих в его состав: кремния (до 4,3%), марганца (до 2%), серы (до 0,07%) и фосфора (до 1,2%).

Углерод — один из главных элементов в чугуне. В зависимости от количества и состояния входящего в сплав углерода получаются те или иные сорта чугуна. С железом углерод соединяется двояко: в жидком чугуне углерод находится в растворенном состоянии, а в твердом — в химически связанном с железом или в виде механической примеси в форме мелких пластинок графита.

Кремний — важнейший после углерода элемент в чугуне, он увеличивает его жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более мягким.

Марганец повышает прочность чугуна.

Сера в чугуне — вредная примесь, вызывающая красноломкость (образование трещин в горячих отливках). Она ухудшает жидкотекучесть чугуна, делая его густым, вследствие чего он плохо заполняет форму.

Фосфор понижает механические свойства чугуна и вызывает хладноломкость (образование трещин в холодных отливках). В зависимости от состояния, в котором углерод находится в чугуне, чугун подразделяется на белый (углерод в химическом соединении с железом в виде цементита FeC) и серый (свободный углерод в виде графита).

Белый чугун очень твердый и хрупкий, плохо поддается отливке, трудно обрабатывается режущим инструментом. Он обычно идет на переплавку в сталь или на получение ковкого чугуна и поэтому называется передельным.

Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении. Он мало пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для малоответственных деталей и деталей, работающих на износ.

Легированный чугун наряду с обычными примесями содержит элементы: хром, никель, титан и др. Эти элементы улучшают твердость, прочность, износостойкость. Различают хромистые, титановые, никелевые чугуны. Их применяют для изготовления деталей машин с повышенными механическими свойствами, работающих в водных растворах, в газовых и других агрессивных средах.

Специальный чугун, или ферросплав, имеет повышенное содержание кремния или марганца. К нему относятся ферромарганец, содержащий до 25% марганца, и ферросилиций, содержащий 9—13% кремния и 15—25% марганца. Эти чугуны применяются при плавке стали для ее раскисления, т.е. для удаления из стали вредной примеси — кислорода.

Ковкий чугун получают термообработкой из белого чугуна. Он получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Высокопрочный чугун получают введением в жидкий серый чугун специальных добавок. Он применяется для изготовления более ответственных изделий, заменяя сталь (коленчатых валов, поршней, шестерен и др.). Маркируется высокопрочный чугун также двумя буквами и двумя числами, например ВЧ 450-5. Буквы ВЧ обозначают высокопрочный чугун, а числа имеют то же значение, что и в марках ковкого чугуна

Чугун начали применять много десятилетий назад. Этот материал обладает особыми эксплуатационными характеристиками, которые отличаются от свойственных стали. Производство чугуна, несмотря на появление большого количества различных сплавов, налажено во многих странах. Для того чтобы определить свойства чугуна, следует рассмотреть особенности его химического состава, от чего зависят те или иные физические качества.

Химический состав чугуна является важным фактором, который во многом определяет механические свойства получаемых отливок. Кроме этого, на многие свойства оказывает влияние механизмы первичной и вторичной кристаллизации.

Содержание углерода в чугуне может варьироваться в пределах от 2,14 до 6,67 процентов. Современные технологии производства позволяют с высокой точностью контролировать концентрацию всех элементов в составе, за счет чего снижается показатель хрупкости и увеличиваются другие эксплуатационные характеристики.

Рассматривая химический состав чугуна следует отметить, что в него, кроме железа и углерода, обязательно входят следующие элементы:

  1. Кремний (концентрация не более 4,3%). Данный элемент оказывает благоприятное воздействие на чугун, делая его более мягким и улучшая его литейные свойства. Однако слишком высокая концентрация может сделать материал более восприимчивым к пластичной деформации.
  2. Марганец (не более 2%). За счет добавления этого элемента в состав существенно увеличивается прочность материала. Однако слишком большая концентрация может стать причиной хрупкости структуры.
  3. Сера относится к вредным примесям, который могут существенно ухудшать эксплуатационные качества материала. Как правило, концентрация серы в составе чугуна не превышает показателя 0,07%. Сера становится причиной появления трещин при нагреве состава.
  4. Фосфор содержится в составе в концентрации менее 1,2%. Повышение концентрации фосфора в составе становится причиной появления трещин при охлаждении состава. Кроме этого, данный элемент становится причиной ухудшения других механических качеств.

Как и во многих других составах, наиболее важным из химических элементов чугуна является углерод. От его концентрации и вида зависит разновидность материала. Структура чугуна может существенно различаться в зависимости от применяемой технологии производства.

Физический свойства

Чугун получил широкое распространение благодаря привлекательным физическим качествам:

  1. Стоимость материала существенно ниже стоимости других сплавов. Именно поэтому его применяют для создания самых различных изделий.
  2. Рассматривая плотность чугуна, отметим, что данный показатель существенно ниже, чем у стали, за счет чего материал становится намного легче.
  3. Температура плавления чугуна может несколько различаться в зависимости от его структуры, в большинстве случаев составляет 1 200 градусов Цельсия. За счет включения в состав различных добавок температура плавления чугуна может существенно повышаться или уменьшаться.
  4. При выборе материала многие уделяют внимание тому, что цвет чугуна может несколько отличаться в зависимости от структуры и химического состава.

Температура кипения чугуна также во многом зависит от химического состава. Для того, чтобы рассмотреть физические свойства материала, следует уделить внимание каждой его разновидности. Иная структура и химический состав становятся причиной придания иных физико-механических качеств.

Технология производства

Выплавка чугуна проводится на протяжении нескольких десятилетий, что связано с его уникальными эксплуатационными качествами. Большое количество разновидностей сплавов определяет применение особых правил маркировки. Маркировка чугунов проводится следующим образом:

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

Технология производства чугуна предусматривает проведение нескольких этапов, которые позволяют получить требуемую структуру. Рассматривая процесс получения чугуна, отметим следующие моменты:

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

Оборудование для производства чугуна может существенно отличаться. Кроме этого, применяемая технология производства во многом определяет то, какой будет получен материал. Примером можно назвать производство ВЧШГ, которое связано с приданием структуре необычную форму.

Разновидности чугуна

Существует довольно большое количество разновидностей рассматриваемого материала. Классификация чугунов во многом зависит от структуры и химического состава. Выделяют следующие виды чугуна:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.

Каждая разновидность чугуна обладает своей особой структурой и химическим составом, которые и определяют область применения.

Применение

Из-за особых физико-механических качеств применение чугуна стало возможно в самых различных сферах:

  1. 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.
  2. Изделия из чугуна могут выдерживать воздействие низкой температуры. Поэтому материал применяется при производстве техники и инструментов, которые эксплуатируются в жестких климатических условиях.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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 этого, область применения зависит от нижеприведенных свойств рассматриваемого материала:

  1. Некоторые марки обладают высокой прочностью, которая характерна для стали. Именно поэтому материал применяется даже после появления современных сплавов.
  2. 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.
  3. Принято считать, что чугун – экологически чистый материал. Именно поэтому его часто применяют при изготовлении различной посуды, к примеру, казана.
  4. Высокая стойкость к воздействию кислотно-щелочной среды.
  5. Высокая гигиеничность, так как все загрязняющие вещества могут легко удаляться с поверхности.
  6. Рассматриваемый материал характеризуется достаточно длительным сроком службы при условии соблюдения рекомендаций по эксплуатации.
  7. Входящие в состав химические вещества не могут нанести вреда здоровью.

В заключение отметим, что давно открытая технология производства рассматриваемого материала на протяжении многих лет оставалась практически неизменной. Это связано с тем, что при относительно невысоких затратах можно было получить большой объем расплавленного сплава. На сегодняшний день часто проводится производство материала из лома, что позволяет еще в большой степени снизить себестоимость получаемого продукта.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Чугун температура плавления — Справочник химика 21

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

    НОСТЬ характерна для большинства веществ. Если V (ж) — У(т) плавление вещества происходит с уменьшением объема системы, с повышением внешнего давления температура плавления вещества уменьшается. Такая закономерность справедлива для меньшего числа веществ, например для воды, галлия, висмута, некоторых сортов чугуна. Для равновесия жидкость пар уравнение Клапейрона—Клаузиуса принимает вид [c.328]


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

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

    Во всех указанных случаях (дР/дТ) > 0. Исключение составляют лишь Р — 7-кривые процессов плавления льда,висмута, галлия и некоторых сортов чугуна они имеют отрицательный угловой коэффициент. Этим объясняется, в частности, одна из аномалий воды, имеющая огромное практическое значение понижение температуры плавления льда с ростом давления. Эта аномалия в соответствии с принципом смещения равновесия обусловлена сжатием при плавлении. Она наблюдается лишь до 2200 атм выше этого давления AV меняет знак, ибо лед переходит в модификацию более плотную, чем вода . Исследования Бриджмена и Таммана показали, что лед существует в нескольких формах (см. рис. 52). [c.186]

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

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

    Фигурные детали из расплавов металлов изготовляют в литейных формах многократного либо одноразового использования [1, 2]. Литейные формы многократного использования (постоянные), изготовленные из металла, графита или керамики, применяют при разливке цветных металлов с низкой температурой плавления. Литейные формы одноразового пользования, изготовленные из формовочного песка, неорганических или органических связующих и различных добавок, применяют при разливке чугуна и других металлов. Расплавленный металл выливают в полость литейной формы, где он затвердевает в отливку нужной конфигурации. Под действием высокой температуры расплавленного металла форма становится хрупкой и легко удаляется с отливки для каждой разливки металла необходимо иметь одну форму и один стержень (рис. 14.1). [c.209]

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

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

    Явление понижения температуры плавления растворов имеет важное значение как в природе, так и в технике. Например, выплавка чугуна из железной руды существен-но облегчается тем, что температура плавления восстановленного железа понижается примерно на 400 °С благодаря тому, что в нем растворяется углерод и другие элементы. То же относится и к тугоплавким оксидам, составляющим пустую породу, которые вместе с флюсами (СаО) образуют раствор (шлак), плавящийся при относительно низкой температуре. Это позволяет осуществлять непрерывно периодический процесс в доменных печах, выпуская из них жидкие чугун и шлак. [c.117]

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

    Происходит так называемое науглероживание железа, в ре-зультаге чего получается сплав железа с углеродом — чугун. Температура плавления чугуна (1140—1150°) ниже температуры плавления железа (1535°). Кроме келеза и углерода, в состав чугуна входят кремний, марганец, сера, фосфор и некоторые другие примеси. Чугун и шлак накапливаются на дне горна печи. Удельный вес чугуна около 7, а удельный вес шлака равеп около 2,3. Поэтому слой шлака в i opne находится сверху слоя чугуна, предохраняя последний от окисления. [c.272]

    В промышленности железо выплавляют из руд путем его восстановления коксом при высоких температурах. При этом получают чугун, содержащий 93—95% (масс.) Fe, 2—4% (масс.) С и примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Чугун, по существу, является сплавом железа с перечисленными элементами. Температура плавления чугуна (от 1050 до 1135°С) значительно ниже, чем чистого же- еза (1539 °С). Выплавку чугуна производят в специальных вертикальных печах — домнах, диаметром 6—8 и высотой 25—31 м и более (рис. 77). Кожух доменных печей изготавливают из стали, а футеровку — из огнеупорного кирпича. [c.490]


    Чугун содержит Образующийся в домне расплавленный металл углерод, который выливают в изложницу, где он застывает в форме уменьшает его болванок или чушек . Чугун содержит ж4 % пластичность углерода. Присутствующий углерод снижает температуру плавления железа, увеличивает его твердость и уменьшает пластичность. При удалении углерода получается ковкое железо. Его называют пудлинговое (сварочное, ковкое) железо. Значительная часть выплавляемого железа перерабатывается в сталь на сталелитейных заводах. Сталь содержит менее 1,5 % углерода, а также добавки металлов. Получено тысячи различных сталей с разными свойствами и используемые для различных целей (табл. 24.5). [c.536]

    Кристаллическое вещество ярко-желтого цвета. Температура плавления 127° С. Содержание основного вещества не менее 98%, pH 1%-ного водного раствора — 7,5—8,5. Растворимость ингибитора прн 25° С в воде — 4,0, этаноле—1,0 г/100 г. Защищает от коррозии изделия из стали, чугуна, никеля, алюминия и его сплавов, серебра. Не защищает цинк, кадмий, магний и его сплавы. Воздействует на текстиль, дерево, пластик, бумагу, вызывает изменения окраски [c.106]

    Исследования сухого трения чугуна в паре с никелем и сплавом константан при контактном давлении 0,2—0,4 МПа и скорости скольжения 1—8 м/с в вакууме (13,3 мПа) показали, что износ чугуна максимален при Гср — ЗОО С. При 7 ср>300 С изнашивание уменьшается. Когда температура всех контактирующих неровностей достигает температуры плавления, износ чугуна минимальный при этом образуется белый твердый поверхностный слой, который занимает более 70% трущейся поверхности. [c.20]

    Расплавленное железо, находящееся в нижней части доменной печи в контакте с коксом, содержит несколько процентов растворенного углерода (обычно около 3—4%), а также кремний, марганец, фосфор и, в меньших количествах, серу. Эти примеси снижают температуру плавления с 1535 С (для чистого железа) примерно до 1200 °С. Такое железо часто отливают в слитки, называемые чушками] само железо, отлитое таким образом, называют доменным чугуном (чугуном первой плавки). [c.547]

    Слушатели работали у доски, а я думал хорошо, что хитрые бразерсы не увидели возможности производства цемента в оловянной ванне. А ведь почти полная аналогия В одном случае — роликовый конвейер, непомерно усложненный из-за предельного измелу1ения роликов. В другом — трубный конвейер, тоже непомерно усложненный из-за предельного увеличения трубы. В обоих случаях нужно раздробить объект на атомы, т. е. расплавить металл. Стекло и цементный клинкер родственны по химическому составу, значит, годится все та же оловянная ванна. Вот только температура для обработки клинкера требуется более высокая — до полутора тысяч градусов. Впрочем, это облегчает выбор металла-носителя можно использовать металлы с высокой температурой плавления, например чугун. [c.83]

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

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

    По своему внешнему виду чистый металлический марганец похож на железо, однако он намного тверже и более хрупок. Чистый марганец серый, если же он содержит углерод, он черный, как чугун. Температура плавления марганца значительно ниже температуры плавления железа. Так как в ряду потенциалов (стр. 229) марганец находится намного впереди водорода и даже цинка, то он легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода. Марганец также растворяется в концентрированной Нг504 с выделением 50п и в концентрированной НМОд с выделением N0. При нагревании марганец энергично взаимодействует с галогенами, кислородом и серой. При температуре выше 1200° в атмосфере азота он сгорает с образованием нитрида МПзНг-Марганец энергично реагирует с бором, кремнием и углеродом с углеродом он дает карбид МпзС, аналогичный карбиду железа (см. стр. 596, 661). [c.652]

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

    Твердая фаза в области, лежащей между линиями ЕСР и Р8К с содержанием углерода более 2,14%, соответствующая белым чугунам, имеет различный состав. Доэвтектические чугзшы (2,14—4,3% углерода) состоят из аустенита и ледебурита, эвтектические (4,3%) из ледебурита и заэвтектические (4,3— 6,67% ) из цементита и ледебурита. При этом, в отличие от сталей, температура плавления чугунов (линия ЕОР) постоянна и не зависит от содержания в них углерода. [c.42]

    В то же время, как мы видели раньше, при кристаллизации жидких сплавов, содержащих меньше 2,14% углерода, первоначально получается аустенит. Это различие в структуре при высоких температурах создает различие в технологических и механических свойствах сплавов. Эвтектика делает сплавы нековкими, но ее низкая температура плавления облегчает применение высокоуглеродистых сплавов как литейных материалов. Железоуглеродные сплавы, содержащие меньше 2,14% углерода, называются сталями, а содержащие больше 2,14% углерода — чугунами. [c.621]

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

    Применение в технике. Главное применение марганец находит в черной металлургии. При выплавке чугуна его прибавляют для понижения температуры плавления чугуна, а также для удаления серы, так как марганец, соединяясь с ней, переходит в шлак в виде сульфида. Марганец прибавляют к стали для повышения сопротивления истиранию. Стали, содержащие марганец, применяются для изготовления железнодорожных стрелок, камнедробильных машин, танковой брони и т. п. Цветным металлам присадк а марганца сообщает повышенную твердость. Он входит в состав сплавов, имеющих малую электропроводность, как, например, манганин (12% Мп, 84% Си, 4% Ni), из которого делают проволоку для реостатов. [c.338]

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

    Общее уравнение (П.35) в виде Т/кр=[Т VII— —описывает зависимость температуры превращения от. давления при переходах твердое тело — жид-1сость и полиморфных переходах. При плавлении д придается системе, и знак производной йТ/разностью между мольными (или удельными) объемами жидкой (Уи) и твердой фаз (01). Обычно плавление сопровождается увеличением объема, т. е. Vn>Vl, следовательно, с ростом давления температура плавления повышается. При плавлении некоторых веществ (вода, висмут, некоторые сорта чугуна) Vllдавления температура плавления понижается. [c.40]

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

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

    Исследование износа при скольжении углеродистой и коррозионно-стойкой сталей и перлитного чугуна на установке схемы диск — игла при малых скоростях доказало, что характеристики износа чугуна и сталей определяются локальной температурой в зоне физического контакта, а средняя температура по зоде оказывают меньшее влияние. Независимо от условий скольжения, если локальная температура превышала 300° С, то начинался интенсивный износ при температурах ниже 250°С иэнос весьма незначителен. В случаях, когда температура приближалась к температуре плавления металла (Тпл), износ в большей степени зависел от средней температуры и усиливался с ее повышением. [c.19]

    При содержании 0,081 и 0,18% бор вдвое снижает жаростойкость и ростоустойчивость белого чугуна. Бор способствует образованию в процессе отжига пластинчатого графита, стабилизирует первичный цементит лишь при содержании более 0,1% и снижает устойчивость эвтектоидного цементита. Он дегазирует чугун, но низкая температура плавления его окислов принципиально исключает возможность образования защитных пленок. [c.67]

    Содержание серы в белом чугуне не должно превышать 0,12%. Фосфор. В соответствии с диаграммой состояния Ре—Р увеличение содержания фосфора в значительной степени понижает температуру плавления металла [68]. В системе имеется несколько фос- )идов. Фосфид РезР и насыщенные кристаллы а-раствора образует эвтектику. Растворимость фосфора в а-Ре при температуре Ю0°С составляет 0,5%. Фосфидная эвтектика обладает очень высокой твердостью. [c.81]

    Ковкое железо— -аочт-а чистое железо с содержанием 0,1—0,2% углерода обшее количество всех примесей в нем не превышает 0,5%. Его получают переплавкой чугуна в отражательной печи с подом, изготовленным из окиси железа (рис. 19.4). При перемешивании расплавленного чугуна окись железа окисляет растворенный углерод до окиси углерода сера, фосфор и кремний при этом также окисляются и переходят в шлак. По мере удаления примесей температура плавления железа повышается и масса -загустевает. Тогда ее извлекают из печи и обрабатывают паровым молотом для отделения от шлака. [c.548]

    Эвтектика (от греч. eutektos — легко плавящийся)—тонкая смесь твердых веществ, кристаллизующихся израсплава при температуре (эвтектическая точка) ниже температуры плавления отдельных компонентов. В технике широко применяются литейные сплавы, эвтектические чугуны, припои (Sn—Pb и др.), легкоплавкие предохранители (сплав Вуда) и т. д. Эвтектический характер имеют многие минералы. Эквивалент элемента — его масса (выраженная в углеродных единицах), которая присоединяет или замещает ат. м. водорода (1,008 г) или половину ат. м. кислоро-15 9994  [c.156]


Температура — плавление — чугун

Температура — плавление — чугун

Cтраница 1

Температуры плавления чугунов значительно ниже ( на 300 — 400 С), чем у стали, что облегчает процесс литья.  [1]

Температура плавления чугуна ниже температуры то воспламенения, а появляющиеся тугоплавкие окислы кремния препятствуют нормальному процессу резки. Цветные металлы не режутся в связи с высокой температурой плавления образующихся окислов и значительной теплопроводностью.  [2]

Температура плавления чугуна ниже температуры t — то воспламенения, а появляющиеся тугоплавкие окислы кремния препятствуют нормальному процессу резки. Цветные металлы не режутся в связи с высокой температурой плавления образующихся окислов и значительной теплопроводностью.  [3]

Температура плавления чугуна ниже температуры горения железа, поэтому кислородная резка чугуна без применения флюса затруднена. При резке чугуна кремний, сгорая, дает тугоплавкую окисную пленку, препятствующую резке. А углерод при сгорании загрязняет режущий кислород, препятствуя тем самым сгоранию железа.  [5]

Кислородная резка чугуна без флюса также затруднена, так как температура плавления чугуна ниже температуры горения железа. Содержащийся в чугуне кремний дает тугоплавкую пленку окиси, которая препятствует нормальному протеканию резки. При сгорании углерода чугуна образуется газообразная окись углерода, загрязняющая режущий кислород и препятствующая сгоранию железа.  [6]

Обычная сварка чугуна производится при температуре сварочной ванны, превышающей температуру плавления чугуна.  [7]

Монель имеет температуру плавления 1260 — 1340 С, что соответствует температуре плавления чугуна, и благодаря никелю хорошо сплавляется с чугуном. Однако этот сплав дает значительную усадку, что приводит к появлению высоких внутренних напряжений, способствующих образованию трещин. Поэтому монель наплавляют короткими валиками длиной 40 — 50 мм и сразу же после этого проковывают шов молотком.  [8]

Чугун, содержащий углерода свыше 1 7 %, не режется кислородом, так как температура плавления чугуна ниже, чем температура его горения в струе кислорода.  [9]

Чугун, как известно, не поддается кислородной резке обычными приемами ввиду того, что температура плавления чугуна ниже температуры его воспламенения в кислороде, а образующаяся при резке на поверхности детали пленка кремнесодержащпх окислов значительно более тугоплавка, чем основной металл.  [10]

Сварка чугуна затрудняется также образованием различных тугоплавких окислов с более высокой температурой плавления, чем температура плавления чугуна.  [11]

В расплавленном состоянии чугун быстро окисляется и покрывается окислами, температура плавления которых может быть выше температуры плавления чугуна.  [12]

Чугун отливается, обрабатывается на станках и поддается сварке, при нагреве он не размягчается и остается хрупким; температура плавления чугуна — 1150 — 1250 С.  [13]

Но только при содержании в меди 10 — 15 % железа можно получить сплав с температурой плавления 1330 — 1370 С, близкой к температуре плавления чугунов. В этом случае обеспечивается смешиваемость составляющих самого расплава с чугуном. Однако после затвердевания наплавка представляет собой мягкую медную основу с различными по форме и величине вкраплениями очень твердой стальной составляющей. Эти включения и затрудняют механическую обработку металла. Частично диффундируя в основной металл, медь проявляет себя как графитизатор, поэтому на участке / околошовной зоны отбел проявляется слабо.  [15]

Страницы:      1    2    3

Температура плавления серого чугуна

Чугуном назван сплав железа, в котором содержится более 2% углерода. Помимо этих компонентов, в смеси присутствуют постоянные вещества, такие как сера, кремний, фосфор, марганец и легирующие добавки. Материал подразделяется на разные виды в зависимости от сплава, который определяется по структуре излома. Чугун имеет до ста разных марок, среди них выделяется литейный, он отличается от остальных:текстурой, назначением и технологией получения.

Классификация материала

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

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

Отличия стали от чугуна

Разница материалов выражается в следующем:

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

Чугун: температура плавления

Плюсы материала

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

Чаще всего применяют для сварки материала с латунью газообразный флюс. Также используют чугунные прутки с медным покрытием, которые улучшают смачиваемость окантовки наплавляемым металлом. Применяют прутки из эвтектического чугуна, его температура плавления находится в диапазоне 1050 — 1200 градусов. Сварка происходит и благодаря флюсам, которые употребляются в виде пасты. Если отсутствуют специальные чугунные прутки или латунь Л-62, то трещины в деталях из данного материала можно заварить проволокой, которая сделана из электролитической красной меди.

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

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

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

Температура плавления полусинтетического материала

Полусинтетический чугун плавится посредством плавления шихты, при этом диапазон температуры колеблется в промежутке 1400-1450 градусов. После расплавления шихты хранение чугуна в тигле печи осуществляется при незначительном перегреве, не превышающем температуру плавления на сто градусов. Что нужно делать чтобы создался шлаковый покров? Когда шихта постепенно начнет расплавляться, на зеркало металла нужно давать бой стекла либо прокаленный кварцевый песок.

Виды сварок

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

Широко применяется электродуговая сварка. Благодаря электрической дуге оплавленный металл, который соединяет в себе различные элементы, вступает во взаимодействие с металлом электрода, образуя прочный шов. Чтобы шов не окислился, электрод покрывают защитным веществом, например, для этого используют флюс или инертные газы (аргон, гелий). Электродуговой сваркой посредством различных методов действия (вручную, на полуавтоматах и автоматах) производят соединение деталей из чугуна, конструкционных сталей, медных, алюминиевых и других сплавов.

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

Первое место среди литейных материалов занимает чугун, высокие литейные и механические качества которого, а также относительная дешевизна обусловливают широкое применение его в машиностроении и строительстве.

Чугуном называется сплав, состоящий в основном из железа и углерода. Кроме углерода и железа, в состав чугуна обычно входит некоторое количество кремния, марганца, серы и фосфора.

Углерод, входящий в состав чугуна, может находиться частью в свободном и частью в связанном состоянии. Углерод, находящийся в свободном состоянии, может быть в форме пластинчатых включений различного размера или в виде округленных включений, а в связанном — или в виде химического соединения Fe3C (карбид железа, цементит), или в виде твердого раствора углерода в железе (аустенит, феррит).

В зависимости от требований, предъявляемых к литым деталям из чугуна, применяется чугун различного химического состава.

Углерод. Выше было сказано, что углерод, входящий в сплав с железом, может находиться как в свободном, так и в связанном состоянии. Литейные качества чугуна зависят не только от количества входящего в состав его углерода, но и от состояния, в котором он находится.

Увеличение количества свободного углерода способствует лучшему заполнению чугуном формы. Это объясняется тем, что в процессе графитизации чугун увеличивается в объеме, и поэтому лучше заполняет форму и дает меньшую усадку.

Чем медленнее идет охлаждение расплавленного чугуна, тем большая часть углерода выделяется в виде графита, т. е. в свободном состоянии и меньше в связанном, в виде цементита; чем больше скорость охлаждения, тем (при данном химическом составе) будет меньше свободного углерода в полученной отливке.

Цементит, являющийся главной структурой составляющей белого чугуна, обладает весьма большой твердостью; вследствие этого белый чугун с большим трудом поддается обработке резцом. Серые чугуны, структуру которых составляют главным образом зерна мягкого железа (феррита), перлит и графит, обрабатываются резанием значительно легче.

Кремний. Кремний способствует выделению графита при застывании чугуна и уменьшает общее растворение в нем углерода.

Количество выделяемого графита увеличивается с повышением содержания кремния. При одном и том же количестве кремния выделение графита возрастает с увеличением содержания углерода в чугуне.

Совокупность влияния углерода и кремния на структуру чугуна показана на диаграмме (фиг. 163). Из этой диаграммы видно, что конечная структура чугуна зависит от суммарного содержания углерода и кремния. Так, при обычных условиях охлаждения в земляной форме и толщине стенок 15—20 мм 1 при 7% Si чугун будет серый, ферритный, т. е. состоящий из железа (феррита) и графита; при содержании Si от 2 до 7% в зависимости от содержания углерода могут получаться перлитные чугуны, содержащие углерод частично в свободном состоянии, частично в виде карбида железа; при содержании Si менее 2% и С около 2,5% могут получаться белые чугуны (не содержащие свободного углерода).

Конечная структура зависит от химического состава и скорости охлаждения. С изменением толщины стенок отливки будет изменяться скорость охлаждения и, следовательно, при одинаковом химическом составе, но при различной толщине стенок могут получаться различные структуры. На фиг. 164 приведена диаграмма зависимости между толщиной стенки, суммарным содержанием углерода и кремния и получаемой структурой чугуна. Здесь по оси У отложено суммарное содержание углерода и кремния в %, а по оси X — толщина отливки в мм. На фиг. 163 и 164 римскими цифрами указаны: I — область белого чугуна, II — область перлитного, III — область серого ферритного, IIа и IIb — переходные области.

Марганец увеличивает растворение углерода в железе и препятствует выделению С в виде графита. Таким образом, действие марганца на литейные качества чугуна обратно действию кремния. В случае одновременного присутствия в чугуне кремний и марганец оказывают до некоторой степени взаимно уравновешивающее влияние.

В серых литейных чугунах количество марганца обычно не превосходит 1,3%.

Сера препятствует растворению углерода в жидком чугуне и выделению углерода в виде графита при застывании. В расплавленном состоянии сернистые чугуны обладают пониженной жидкотекучестью. Таким образом, сера является

примесью, сильно снижающей литейные качества чугуна; сернистые чугуны плохо заполняют форму и дают много раковин.

В мелком чугунном литье содержание серы допускается не выше 0,08%, в среднем и крупном — не выше 0,12%.

Сера отрицательно влияет и на механические качества чугуна, сообщая ему красноломкость и твердость.

Сера может быть частично удалена из чугуна введением в шихту марганца, образующего с серой сернистый марганец, имеющий весьма высокую температуру плавления (около 1620°) и меньший удельный вес; вследствие этого сернистый марганец отделяется от чугуна, всплывая на поверхность металла. Другим средством для удаления серы служит вводимая в ваграночную шихту известь; она образует с серой уходящее в шлак соединение — сернистый кальций по уравнению

Фосфор. Примесь фосфора делает чугун более жидкотекучим и несколько снижает температуру плавления, повышая, таким образом, литейные качества чугуна.

В обыкновенных литейных чугунах допускается содержание фосфора до 1%. В особых случаях может быть допущено содержание фосфора до 1,5% (художественное литье, посуда).

Фосфор является желательной примесью при изготовлении тонкостенных отливок, так как фосфористый чугун вследствие своей жидкотекучести хорошо заполняет все очертания формы.

На механические качества чугуна фосфор действует отрицательно, сообщая чугуну хрупкость; поэтому чугуны с повышенным содержанием фосфора применяют для отливок, не требующих большой прочности, например, художественных, кухонной посуды и т. п.

Изменение состава чугуна при плавке

Газы плавильных печей действуют окисляющим образом на составные части чугуна. Если при этом происходит близкое соприкосновение чугуна с топливом (при плавке в вагранках), может измениться и содержание углерода, входящего в состав исходных чугунов. Кроме того, если в топливе содержится значительное количество серы, то последняя также может частично перейти в чугун.

Таким образом, плавка чугуна перед отливкой и повторная переплавка его оказывают влияние на химический состав материала отливки. Это обстоятельство необходимо учитывать при составлении шихты.

Выгоранию (окислению) при плавке подвергаются главным образом кремний и марганец (10—15% Si; 15—20% Мn).

Наличие марганца и кремния предохраняет углерод от выгорания.

В результате уменьшения кремния уменьшается содержание графита в чугуне, и чугун отбеливается.

Сера при переплавке чугуна не выгорает; она может быть частично удалена, как указывалось выше, введением в шихту известняка и марганца. Хорошие результаты получаются введением в шихту в качестве флюса основного мартеновского шлака, содержащего марганец. Однако несмотря на принимаемые меры, содержание серы в отливке обычно выше, чем в переплавляемой металлической шихте.

Фосфор при переплавке чугуна практически не выгорает. Вследствие выгорания других элементов процентное содержание фосфора после переплавки чугуна может даже незначительно повыситься.

Таким, образом, для обеспечения в чугунной отливке определенного химического состава шихта должна быть составлена с учетом изменений, происходящих в составных частях ее во время плавки.

Усадка чугуна. Усадкой литейного материала называется, как было сказано выше, уменьшение его объема при остывании; различают линейную и объемную усадку.

Линейная усадка литейного серого чугуна равна в среднем 1—1,3%, белого 1,6—2,0%. Чем больше содержание графита в чугуне, тем меньше его усадка.

Так как на выделение углерода в виде графита влияет не только химический состав чугуна, но и скорость охлаждения, то и усадка чугуна в отливке может быть различной: она зависит не только от химического состава чугуна, но и от размера и формы изделия.

Температура плавления чугуна. Температура плавления чугуна зависит от его химического состава, состояния углерода и от скорости нагревания при плавлении.

В зависимости от химического состава температуру расплавления чугуна можно считать лежащей в пределах от 1130 до 1350°. Ранее было указано, что температура плавления серого чугуна определенного химического состава не является постоянной величиной: она зависит от скорости нагревания, уменьшаясь с понижением последней.

Химический состав литейных чугунов. Химический состав металла отливок зависит от химического состава исходного чугуна. Механические качества отливок изменяются с изменением химического состава, поэтому для получения отливок различного назначения применяют и литейные чугуны различных марок.

В практике литейного производства химический состав литейных чугунов обычно укладывается в пределы, указанные в табл. 19.

Определение литейных и механических качеств чугуна

Для определения литейных и механических качеств чугуна производятся наблюдения над расплавленным чугуном и пробными отливками из него; в целях точного установления качеств чугуна производится химический анализ и испытания механических свойств чугуна.

К числу внешних признаков, по которым можно до известной степени судить о составе, а также о литейных и механических качествах чугуна, можно отнести характер излома и внешний вид чушки.

Излом не является надежным признаком для суждения о составе и качествах чугуна. Так, например, чугун с меньшим содержанием кремния, но медленно охлажденный, может оказаться содержащим больше графита. Два сорта чугуна с одинаковым общим содержанием углерода, но с разным содержанием кремния могут дать при разных условиях охлаждения одинаковые по виду изломы. Однако при нормальных соотношениях элементов в составе чугуна и при одинаковых условиях охлаждения отливки темный крупнозернистый излом характерен для чугунов, содержащих значительное количество кремния.

Поверхность болванки. При наружном осмотре чушки (болванки) можно приблизительно определить величину усадки, свойственной данному сорту чугуна; ровные или маловогнутые поверхности указывают на малую способность к усадке, вогнутые — на большую.

Способность отбеливаться. Для определения способности чугуна отбеливаться производят отливку пробы в форме клина. Могут быть приняты следующие размеры клина: основание 25 мм, длина сторон по 50 мм. О способности

чугуна к отбелу судят по излому клина: чем больше длина отбеленной части, тем ниже качества чугуна.

Жидкотекучесть. На жидкотекучесть чугун испытывается путем отливки спирали при расположении литника с одного конца; по длине заполненной части формы судят о степени жидкоплавкости чугуна.

Прочность. Испытание чугуна на прочность обычно производится изгибом до излома, определяя при этом предел прочности и величину стрелы прогиба перед изломом. Для испытания берут образцы диаметром 30 + 1 мм и длиной 680 — 700 мм или 340 мм).

Зная разрушающее напряжение при изгибе, можно судить о способности испытываемого чугуна сопротивляться растяжению: оно обычно приблизительно вдвое меньше сопротивления при изгибе.

Для улучшения физико-механических свойств чугуна в настоящее время широко применяется так называемое модифицирование его; сущность процесса модифицирования заключается в воздействии на расплавленный низкоуглеродистый чугун, который при нормальном охлаждении затвердел бы в белый, специальных присадок — модификаторов, в результате чего связанный углерод выделяется в виде дисперсных включений графита, равномерно распределенных по сечению.

В качестве модификаторов применяются металлический кальций, силико-кальций, ферросилиций и лигатуры алюминий — ферросилиций, которые присаживаются к жидкому чугуну (на желоб или в ковш) в количестве от 0,1 до 0,6% от веса жидкого металла (в зависимости от применяемого модификатора).

В табл. 20 чугуны марок СЧ 35-56 и СЧ 38-60 относятся к модифицированным.

ЦНИИТМАШ разработал технологический процесс получения сверхпрочного чугуна с весьма высокими механическими свойствами: предел проч ости на растяжение этого чугуна составляет 45—65 кг/мм 2 ; предел прочности при изгибе 70—120 кг/мм 2 ; твердость Нв =210 / 280.

Технологический процесс получения этого чугуна заключается в следующем: в расплавленный металл вводят металлический магний в количестве от 0,3 до 1,0% веса металла в ковше. Металлический магний почти полностью удаляет из чугуна серу, содержание которой в чугуне падает до 0,03%, после чего магний действует на чугун как модификатор и способствует выделению графита в виде глобулярных разобщенных включений; после окончания этой операции с поверхности чугуна очищают шлак и вводят в ковш 75%-ный ферросилиций в количестве от 0,5 до 1% в зависимости от толщины стенки отливки; чугун в ковше перемешивают, счищают шлак и заливают в форму.

Сопротивление чугуна на сжатие обычно не испытывается: оно близко к сопротивлению стали.

Механические свойства отливок, получаемых из серого и модифицированного чугуна различных марок, можно видеть из табл. 20. Области применения чугунов некоторых марок показаны в табл. 21.

Химическим составом чугуна окончательно определяется соответствие его для производства деталей различной конфигурации и назначения.

Высококачественные чугуны. Современное машиностроение значительно повысило требования, предъявляемые к чугунным отливкам; удовлетворение этих требований достигается двумя путями —- улучшением структуры чугуна и введением в чугун специальных примесей.

Чугуны, содержащие специальные примеси, называются легированными.

К чугунам с повышенными механическими качествами относят также так называемые сталистые чугуны. Сталистыми называются чугуны с пониженным общим содержанием углерода, получаемые путем присадки в вагранку стального лома.

Сталистый чугун. Присадкой стального лома в количестве 10—40% получают чугун с содержанием 2,5—3,1% углерода. Несколько пониженное содержание углерода и более равномерное распределение его в сплаве способствует повышению механических качеств чугуна.

Предел прочности на изгиб в сталистых чугунах достигает приблизительно 42 кг/мм2, предел прочности при растяжении — 23 кг/мм 2 .

Перлитные чугуны. Серый чугун в структурном отношении состоит из металлической основы с графитными включениями. Как указано выше, углерод в чугуне может быть в свободном и связанном состоянии; чем больше свободного углерода, тем меньше углерода в металлической основе чугуна. Если в металлической основе чугуна содержание связанного углерода близко к 0,83%, т. е. к составу эвтектоидной (перлитной) стали, то чугун называется перлитным. Так как увеличение содержания углерода (свыше 0,83%) вызывает образование в металлической основе свободного цементита, делающего материал хрупким, содержание углерода в металлической основе перлитных чугунов в размере 0,83% считается предельным.

Перлитный чугун имеет мелкозернистую структуру и обладает высокими механическими качествами: предел прочности на изгиб составляет приблизительно 50 кг/мм 2 , а предел прочности при растяжении — около 30 кг/мм 2 , твердость приблизительно до 250 Нв.

Получение чугуна перлитной структуры достигается регулированием химического состава, температуры выпускаемого из печи чугуна и скорости охлаждения его в форме. Суммарное содержание в отливке углерода и кремния в зависимости от толщины стенки изделия должно составлять около 4—5%;

чугун перегревают приблизительно до 1500° и замедляют охлаждение его в форме.

Легированные чугуны. Легированными называются чугуны, в состав которых введены специальные примеси, например Ni, Сr, Мо, а иногда Ti, V, Аl.

В результате введения специальных примесей наблюдается повышение механических свойств чугунов. В качестве примера можно указать, что чугун с содержанием 1,5% V имеет предел прочности при изгибе равным 50 кг/мм 2 , против 33 кг/мм 2 без этой примеси и твердость Нв =436 вместо Нв =170.

Влияние специальных примесей весьма разнообразно и в настоящее время позволяет применять легированный чугун во многих случаях, где раньше применялась только сталь.

Если чугуны выплавляются из руд, содержащих такие элементы, как хром, ванадий, никель, титан и др., эти элементы переходят в чугун; такие чугуны называют природнолегированными.

Расчет шихты. При отливках ответственного характера необходимо иметь литейный материал определенного химического состава; для этой цели в литейной практике прибегают обычно к смешиванию нескольких сортов чугуна, имеющихся в распоряжении завода, утилизируя при этом чугунный лом, отходы литья и стальной лом.

Как уже указывалось, при составлении шихты из имеющихся материалов нужно учитывать изменение химического состава чугуна в процессе плавки.

Средние ориентировочные величины изменения химического состава различных элементов, входящих в состав шихты, за одну плавку в вагранке приведены в табл. 22.

Состав чушкового чугуна, которым может располагать завод, определяется химическим анализом.

Чугунный лом принято разделять на горшечный (бой сточных труб, плит, горшков, колосников), строительный (бой колонн, перил, водопроводных труб, станин) и машинный (бой машинных частей, подвергающихся обработке). Химический состав каждой такой группы лома приблизительно известен; состав отходов собственного производства также известен.

Расчет шихты производится с целью установления сорта и количества сырых материалов, идущих в плавку, с тем, чтобы материал изготовленного отливкой предмета имел заданный химический состав. Этот расчет представляет собой обычно задачу на составление и решение уравнений первой степени с одним или несколькими неизвестными. Ход решения в общем таков: задаваясьхимическим составом материала отливки и зная химический состав имеющихся сырых материалов, а также изменения их состава в процессе плавки, составляются уравнения, в которых искомыми в конечном счете будут процентные количества различных сырых материалов, вводимых в состав шихты.

Пример 1. Определить количество кремния в отливках, если шихта составлена из

Для решения поставленной задачи нужно учитывать, что во время плавки количество вошедшего в состав шихты кремния уменьшится приблизительно на 10%, а также уменьшится и общий вес шихты. Принимая общий угар чугуна при переплавке равным 1,5%, составляем уравнение

Пример 2. Сколько кремния должен содержать чугун, добавляемый в равном количестве к лому, содержащему 1,5% Si, если в отливках содержание кремния должно быть равным 2,2% и если общий угар шихты составляет 1,7%?

Искомое количество кремния находится по уравнению

При расчете шихты учитывается также возможность внесения в материал отливки специальных примесей.

Специальные примеси можно вводить в шихту, применяя природнолегированный чушковый чугун или соответствующие ферросплавы.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Чугун состоит из углерода, железа и некоторых примесей. Это один из главных материалов черной металлургии. Чугун используются при изготовлении предметов быта и коммунального хозяйства, деталей машин и в других отраслях. Его применяют в производстве, ориентируясь и учитывая его свойства и характеристики.

Данная статья как раз и призвана рассказать вам о плотности высокопрочного, жидкого, белого и серого чугуна, его температурах плавления и удельная теплоемкость также будут рассмотрены отдельно.

Тепловые свойства чугуна

У чугуна, как и у любого металла, присутствуют следующие свойства: тепловые, физические, механические, гидродинамические, электрические, технологические, химические. Каждые свойства рассмотрим подробнее.

Это видео рассказывается о структуре и составе чугунных сплавов и зависимости их свойств от определенного состава:

Теплоемкость

Тепловую емкость чугуна определяют с помощью правила смещения. Когда теплоемкость чугуна достигает температурного периода, начало которого начинается с температуры, значение которой больше фазовых превращений и заканчивается на отметке равной температуры плавления, то теплоемкость чугуна принимает значение 0,18 кал/Го С.

Если значение температуры плавления превышает абсолютное значение, то теплоемкость равна 0,23±0,03 кал/Го С. Если происходит процесс затвердения, то тепловой эффект равняется 55±5 кал. Тепловой эффект зависит от количества перлита, когда происходит перлитное превращение. Обычно он принимает значение 21,5±1,5кал/Г.

За величину объемной теплоемкости принимают произведение удельного веса на удельную теплоемкость. Для твердого чугуна эта величина составляет 1 кал/см 3 *ºС, для жидкого – 1,5 кал/см 3 *ºС.

Удельная теплоемкость чугуна и других металлов в виде таблицы

Теплопроводность

В отличие от теплоемкости, теплопроводность не определяется по правилу смещения. Только в случае изменения величины графитизации, на теплопроводность будет влиять состав чугуна.

Температуропроводность

Значение температуропроводности твердого чугуна (при крупных расчетах) может быть принята равной его теплопроводности, а жидкого чугуна – 0, 03 см 2* /сек.

О том, какую чугуны имеют температуру плавления, читайте ниже.

Температура плавления

Чугун плавится при температуре 1200ºС. Это значение температуры ниже температуры плавления стали на 300 градусов. При повышенном содержании углерода, этот химический элемент имеет на молекулярном уровне тесную связь с атомами железа.

В процессе плавления чугуна и его кристаллизации углеродная составляющая не может полностью пронизать структурную решетку железа. Вследствие этого материал чугун примеряет на себя свойство хрупкости. Чугун используют для деталей, от которых требуется повышенная прочность. Однако чугун не применяют при изготовлении предметов, на которые будут действовать постоянные динамические нагрузки.

В таблице ниже указана температура плавления чугуна в сравнении с другими металлами.

Температура плавления чугуна и других металлов

Физические характеристики

Масса

Вес материала меняется в зависимости от количества связанного углерода и наличия определенного процента пористости. Удельный вес чугуна при температуре плавления может существенно снижаться в зависимости от наличия в чугуне примесей.

Удельный вес каждого чугуна отличается в зависимости от вида материала. У серого чугуна удельная масса равна 7,1±0,2 г/см 3 , у белого — 7,5±0,2 г/см 3 , у ковкого — 7,3±0,2 г/см 3 .

О некоторых физических свойствах чугуна поведает видео ниже:

Объем

Объем чугуна, проходя через температуру фазовых превращений, достигает увеличения в 30%. Однако, при нагреве в 500ºС, объем увеличивается на 3%. Росту помогают графитообразующие элементы. Тормозят рост объема карбидообразующие составляющие. Та же росту препятствует нанесение на поверхность гальванических покрытий.

Содержание углерода обычно составляет не менее 2,14%. Благодаря углеродной доле чугун имеет отличную твердость. Однако пластичность и ковкость материала на этом фоне страдают.

О том, какова плотность чугуна, расскажем ниже.

Плотность

Плотность описываемого материала, чугуна, равна 7,2 гр/см 3 . Если сравнивать с чугуном другие металлы и сплавы, то это значение плотности достаточно высокое.

Благодаря хорошему значению плотности чугун широко применяют для литья разнообразных деталей в промышленности. По этому свойству чугун совсем незначительно уступает некоторым сталям.

Механические особенности

Предел прочности

Предел прочности чугуна при сжатии зависит от структуры самого материала. Составляющие структуры набирают свою прочность вместе с увеличением уровня дисперсности. На предел прочности оказывают сильное влияние количество, величина, распределение и формаграфитных включений. Предел прочности уменьшается на заметную величину, если графитные включения расположены в виде цепочки. Такое расположение уменьшает сплоченность металлической массы.

Предел прочности достигает максимального значения, когда графит принимает сфероидальную форму. Получается такая форма без влияния температуры, но при включении в чугунную массу церия и магния.

  • При повышении температуры плавления до 400ºС, предел прочности не изменяется.
  • Если температура поднимается выше этого значения, то предел прочности уменьшается.
  • Заметим, что при температуре от 100 до 200ºС предел прочности может снижаться на 10-15%.

Пластичность

Пластичность чугуна в большей степени зависит от формы графита, а так же зависят от структуры металлической массы. Если графитные включения имеют сфероидальную форму, то процент удлинения может достигать 30.

  • В обычном чугуне серого вида удлинение достигает только десятой доли.
  • В отожженном чугуне серого вида удлинение равно 1,5%.

Упругость

Упругость зависит от формы графита. Если графитные включения не менялись, а температура повышалась, то упругость остается при том же значении.

Модуль упругости считается условной величиной, так как он имеет относительное значение и прямо зависит от присутствия графитных включений. Модуль упругости снижается, если увеличивается количество графитных включений. Так же модуль упругости возрастает, если форма включений отдалена от глобулярной формы.

Ударная вязкость

Этот показатель отражает динамические свойства материала. Ударная вязкость чугуна повышается:

  • когда форма графитных включений приближена к шаровидной;
  • когда содержание феррита увеличивается;
  • когда уменьшается содержание графита.

Предел выносливости

Предел выносливости чугуна становится больше, когда увеличивается частота нагружений и становится больше предел прочности.

Гидродинамические свойства

Динамическая вязкость

Вязкость становится меньше, если в чугуне увеличивается количество марганца. Так же замечено уменьшение вязкости при снижении содержания серной примеси и прочих неметаллических оставляющих.

На процесс влияет значение температуры. Так вязкость становится меньше при прямопропорциональном отношении двух температур (температура проходящего опыты и начала затвердевания).

Поверхностное натяжение

Это показатель равен 900±100 дин/см 2 . Значение увеличивается при снижении количества углерода и терпит существенные изменения при наличии неметаллических составляющих.

Токсичность

Из чугуна часто изготавливают посуду. Дело в том, что как материал чугун не обладает токсичностью и прекрасно переносит перепады температур.

Электрические характеристики

Электропроводность чугуна оценивают с помощью закона Курнакова. Электросопротивление некоторых видов приведено ниже:

  • белый чугун — 70±20 Мк·ои·см.
  • серый чугун — 80±40 Мк·ои·см.
  • ковкий чугун — 50±20 Мк·ои·см.

Технологические особенности

Жидкотекучесть может быть определенная различными методами. Этот показатель зависит от формы и свойств чугуна.

Жидкотекучесть становится больше, когда:

  • увеличивается перегрев;
  • уменьшается вязкость;
  • становится меньше затвердевание.

Так же жидкотекучесть зависит от теплоты плавления и теплоемкости.

Химические свойства

Сопротивление коррозии материала зависит от внешней среды и его структуры. Если рассматривать чугун со стороны убывающего электродного потенциала, то его составляющие имеют следующее расположение: графит-цементит, фосфидная эвтектика-феррит.

Следует отметить, что разность потенциалов между графитом и ферритом равняется 0,56 В. В случае увеличения дисперсности, сопротивление коррозии становится меньше. При сильном уменьшении дисперсности происходит обратное действие, сопротивление коррозии уменьшается. На сопротивление чугуна так же влияют легирующие элементы.

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.

В данном видео будет приведено сравнение свойств чугуна и стали:

Температура плавления чугуна | Справочник конструктора-машиностроителя

?Доменная печь действует круглосуточно, в постоянном строе.
Сырьем для доменного процесса служат железная руда, кокс и известняк.
Их всегда загружают в печь через верхнюю часть.
Железо дают из печи четыре раза в сутки, через одинаковые интервалы времени.
Оно вытекает из печи огненным потоком при температуре порядка 1500°С.
Доменные печи бывают различной величины и производительности ( 1000 — 3000 т в сутки ).
В США имеются некоторые печи новейшей конструкции с четырьмя выпускными отверстиями и непрерывным выпуском расплавленного железа.
Подобные печи имеют производительность до 10000 т в сутки.


Свариваемость чугуна.
Чугун является трудносвариваемым сплавом.
Трудности при сварке чугуна обусловлены его химическим составом, структурой и механическими характеристиками, при сварке чугуна необходимо включать вытекающие его свойства : жидкотекучесть, поэтому сварка выполняется только в тельном положении ;
малая пластичность, характеризующаяся образованием в процессе сварки значительных духовных усилий и закалочных структур, которые нередко приводят к возникновению трещин ;
интенсивное выгорание углерода, что приводит к пористости сварного шва ;
в расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких оксидов, температура плавления которых выше, чем чугуна.
Сварка чугуна применяется в главном для исправления литейных дефектов, при ремонте изношенных и сломанных деталей в процессе эксплуатации и при изготовлении сварных конструкций.

При плазменно — дуговой резке [ 3 ] дуга возбуждается между разрезаемым металлом и неплавящимся вольфрамовым электродом ( с добавлением лантана ), размещенным внутри электрически изолированного формирующего наконечника.
В большинстве происшествий применяется дуга постоянного тока прямой полярности.
Продуваемый через сопло газ обжимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придаёт дуге проникающие свойства.
При этом газ разогревается до высоких температур ( 10000 – 20000 °С ), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляемый, который программируется из места реза.

Производство стали в печках.
Применение электрической энергии в производстве стали даёт возможность достигать более высокой температуры и точнее её регулировать.
Поэтому в электропечах выплавляют любые марки сталей, в том числе содержащие тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден и др.
Потери легирующих элементов в печках меньше, чем в остальных печках.
При плавке с кислородом ускоряется плавление шихты и особенно окисление углерода в жидкой шихте, Применение кислорода позволяет ещё более повысить качество электростали, так как в ней остаётся меньше растворённых газов и неметаллических включений.

Жидкий, который нельзя отменить из летки, направлялся по желобам, подготовленным в песочной «постели» перед печью.
Из канавок он растекался по удлиненным боковым углублениям в песочке, где и каменел в виде болванок, называемых чушками ( из — за сходства с многочисленными поросятами, сосущими свиноматку ).
При всем при том, что литье в песок более не применяется, металл, выплавляемый в доменных печах, по — прежнему называют чушковым ( применяется и, который нельзя отменить «чугун ).
В наши дни в тех случаях, когда требуется чушковый, который был перекрыт металл разливают по стальным литейным формам, непрерывно движущимся перед домной на ленточном конвейере.
Когда металл каменеет, формы переворачиваются и, избавившись от чушки, возвращаются за следующей отливкой.
Чтобы чугун не привязывался к фигурам, их покрывают каменноугольной смолой или известью.

Инструментальные стали подразделяются на вольфрамовые и марганцовистые.
Добавление этих металлов повышает твердость, крепость и устойчивость при высочайших температурах ( жаропрочность ) стали.
Подобные стали используются для бурения скважин, изготовления режущих кромок металлообрабатывающих инструментов и тех деталей автомобилей, которые подвергаются большой механической нагрузке.

Чугун

Описание, характеристики

Для понимания того, что же представляет собой чугун и изделия, производимые из этого сплава, давайте рассмотрим основные свойства чугуна, виды.

Чугун – это многокомпонентный сплав, состоящий из железа и углерода. За чугун и его разновидности считаются те сплавы, в которых содержание углерода составляет не менее 2.1%. Сплавы с меньшим содержанием относятся к категории сталей.

Углерод, входящий в состав чугуна, может иметь форму пластин, хлопьев, цементита или шарикового графита. Температура плавления чуть меньше, чем у железа и составляет от 1100 – 1200 градусов по Цельсию. Чугун имеет свойство разрушаться, не оставляя явных остаточных деформаций, что означает что этот сплав относится к хрупким.

Существуют следующие разновидности чугуна

Белый – такое название получил благодаря тому, что цементит в данном веществе имеет характерный белый цвет. Применяется в качестве заготовочной основы для производства ковких видов чугуна.
Серый – в состав этого сплава входит кремний (содержание от 1% до 4%). Содержит примеси магния, фосфора, серы. Графит в данном веществе имеет форму микропластин. Имеет характерный серый цвет.
Ковкий – Является продуктом отжига белого чугуна, содержит графит в форме хлопьев. За основу используются феррит и перлит. Благодаря своей вязкости и ковкости, получил соответствующее название. Имеет высокие показатели сопротивления ударам и повышенной прочностью при растягивании.
Высокопрочный – содержит в своей структуре графит, имеющий шаровидную форму, получаемый благодаря процессу кристаллизации. Структурно может состоять из феррита или перлита, которые образуют соединение с графитом.

Применение

Любые изделия этой категории пользуются огромной популярностью, благодаря своим уникальным химическим и физическим особенностям. Из чугунных изделий строят мосты, прокладывают сложные канализационные и водопроводные системы, производят приборы ежедневного быта (сковородки, батареи), создают комплектующие детали автомашин, создаются печи. Металлурги всего мира используют чугун в качестве сырьевого материала. Этот материал и производящиеся из него метизы являются неотъемлемой частью огромного количества сфер и промышленностей современного мира.

 

Чугун — обзор

3.28.2 Металл и подготовка металла

Для получения бездефектной отделки важно, чтобы основной металл имел правильный состав и был должным образом очищен.

3.28.2.1 Чугун

Для эмалирования чугуна предпочтительнее так называемый серый чугун. Его состав несколько варьируется в зависимости от типа и толщины отливки, но находится в следующих пределах: 3,25–3,60% общего C, 2,80–3,20% графитового C, 2,25–3,00% Si, 0,45–0.65% Mn, 0,60–0,95% P и 0,05–0,10% S.

Стандартный метод очистки чугуна от эмалирования — это дробеструйная или дробеструйная очистка, которой может предшествовать операция отжига.

3.28.2.2 Сталь

В настоящее время используются два основных типа листовой стали: , а именно . холоднокатаная низкоуглеродистая и обезуглероженная сталь. Типичный анализ холоднокатаной стали составляет 0,1% C, 0,5% Mn и 0,04% S. Он может быть получен с классами обычной, глубокой или сверхглубокой вытяжки. Этот тип стали обычно используется с грунтовочным покрытием, включающим кобальт и никель, как показано в Таблица 1 .

Обезуглероженная сталь — это низкоуглеродистая сталь, прошедшая термообработку в контролируемой атмосфере для снижения содержания углерода примерно до 0,005%. Затем можно наносить белую или цветную эмаль непосредственно на этот тип стали без необходимости нанесения грунтовочного слоя.

Листовая сталь обычно готовится к нанесению эмали с помощью последовательности операций, включая тщательное обезжиривание, травление кислотой и нейтрализацию. Стадия окунания никеля часто используется для нанесения тонкого пористого слоя никеля, наносимого плотностью около 1 г / м -2 , особенно когда не используется обычное грунтовочное покрытие.

3.28.2.3 Приклеивание эмали

Для эффективного действия эмаль должна быть прочно связана с основным металлом, и эта связь должна сохраняться во время использования. Связь образуется расплавленной эмалью, стекающей в «ямки» в металле, то есть механической адгезией, и растворением металла в стекле, то есть химической адгезией. Коэффициент теплового расширения эмали относительно чугуна или листовой стали и температура схватывания эмали определяют напряжение, возникающее в покрытии.Поскольку эмаль, как и стекло, наиболее прочна при сжатии, ее тепловое расширение должно быть немного меньше, чем у металла.

3.28.2.4 Нанесение эмали и сплавление

Стекловидная эмаль обычно наносится на подготовленный металл или поверх грунтовочного покрытия путем распыления или погружения. Используются альтернативные мокрые методы, наиболее распространенным из которых является электростатическое мокрое напыление. Электрофоретическое осаждение из суспензии оказалось очень подходящим для некоторых компонентов.

На листовом чугуне обычно используется грунтовочное покрытие, включающее кобальт и никель, но для массового производства (например.например, кухонные плиты) чаще всего используется декарбонизированная сталь и прямое нанесение красок. Это предполагает более сложную предварительную обработку стали.

После высыхания нанесенной суспензии эмаль наплавляется на листовую сталь при температуре около 800–850 ° C в течение 4–5 минут. Для чугуна нормальным является более длительное время и более низкая температура.

Старая технология сухого эмалирования чугуна (ванн и т. Д.) Более не получила широкого распространения. Метод заключался в просеивании тонко измельченной фритты на предварительно нагретую отливку и ее помещении обратно в печь при температуре около 900 ° C для получения гладкой поверхности.

В последние годы многие производители, которым требуется ограниченный диапазон цветов, все чаще используется электростатическое нанесение распыляемого сухого порошка. Сухие электростатические покрытия плавятся при температурах в том же диапазоне, что и обычные.

Литейное производство — Экология с открытым исходным кодом

Основное > Цифровое производство > Инструменты RepLab > Индукционная печь


Обзор

Литейный цех используется для переработки металлолома, непригодного для использования в других случаях, в полезные металлические детали путем плавления металла и отливки его в желаемые формы.

Исследования

  • Сталь плавится при температуре около 2500 ° F (1370 ° C) или немного ниже чистого железа
  • Температура плавления железа — 2,800 ° F (1540 ° C), 1811K
  • Температура плавления чугуна — от 1150 ° C (2100 ° F) до 1200 ° C (2190 ° F), что примерно на 300 ° C ниже, чем у чистого железа
  • Из [1]:
    • Сталь железная с содержанием углерода до 2,0% без других легирующих элементов
    • При температуре выше 2,0% C мы имеем дело с чугуном. Чугун имеет тенденцию быть хрупким, за исключением высокопрочного чугуна.
    • Температура плавления стали варьируется от 1540 ° C (2800 ° F) до 1400 ° C (2550 ° F), постепенно снижаясь с увеличением содержания углерода.

Существует множество методов нагрева, используемых для нагрева стали до состояния плавления, в том числе:

  • сжигание топлива
  • Электрический индукционный нагрев
  • электрическое микроволновое отопление
  • электродуговое отопление
  • концентрированная солнечная энергия

Легирование

На небольшом индукционном литейном производстве может оказаться целесообразным экономично производить легированные стали для токарных режущих инструментов, штампов и штампов для металлургов и т. Д.

Необходимо найти поставщиков небольших партий легирующих элементов. Попробуйте [2], [3] (необходимы дополнительные исследования). Для стали с высокими эксплуатационными характеристиками необходимо следить за загрязнителями в ломе и контролировать их влияние (часто их можно удалить путем обработки шлака в печи). Некоторые элементы особенно трудно удалить (например, медь, олово, никель, хром), и было бы хорошо иметь возможность проверить их в поступающем ломе.

отопительная техника

Расчет потребности в тепле

  • На основе удельной теплоемкости чугуна и температуры его плавления рассчитывается потребность в энергии для получения чугуна:
  • Преобразуя это в потребность в топливе на основе содержания энергии в топливе для заданного веса топлива, мы можем вычислить количество топлива, необходимое для плавки.Необходимо включить тепловые потери, такие как общая неэффективность теплопередачи к металлу:

Один источник заявляет, что производственная мощность печи мощностью 175 кВт составляет 700 фунтов / час. [1]

    • Основываясь на этом явном значении, можно выполнить базовую экстраполяцию, чтобы вычислить количество топлива, необходимое для обеспечения этого тепла посредством простого сжигания. Если LifeTrac сжигает менее 1 галлона топлива в час, а общее потребление энергии (включая тепловые отходы) составляет около 100 кВт, это означает, что около 2 галлонов в час должно быть достаточно для производства 700 стали в час.Учитывая неэффективность — скажем, 50% теплопередачи — мы должны производить 350 фунтов стали в час, если сжигаем топливо для прямого нагрева. Возникающая основная цифра — это примерно 1 фунт топлива на 20 фунтов расплавленного железа.

топливный литейный

  • Температура пламени из Википедии:

  • Температура пламени из [4]: ​​

«Топка на жидком топливе против малой вагранки» Лайонел Оливер II говорит, что «плавка чугуна в тигле с горелкой на отработанном масле и плавка чугуна в вагранке с углем или коксом… В целом, эти два метода являются наиболее практичными и экономичными способами плавления железа для любителя ».

Достаточно ли велика «Micro Forge за 30 долларов», чтобы быть полезной?

Планы

Использование кокса в качестве топлива: «Купольные печи плавления чугуна для малых литейных цехов» Стива Честейна [5]

Строительство купольной печи из отдельных частей: «Строительство купола»

  • Планы по плавильному цеху производительностью 330 фунтов / час — [6]:

Создание купольной ссылки приведет меня на сайт онлайн-знакомств?

Есть ли способ сделать сталеплавильную печь на жидком топливе?

Подойдет ли горелка Бабингтона? Это работает? http: // thesteelyard.blogspot.com/2008/06/waste-oil-fired-furnace-for-bronze-iron.html

  • Масляный литейный завод на Instructables — [7]

литейный цех индукционного нагрева

См. Проект индукционной печи с открытым исходным кодом .

Индукционная печь , также известная как литейное производство с индукционным нагревом.

  • Индукционные печи хорошо зарекомендовали себя для плавки и выдержки железа, стали, алюминия, цинка, латуни и меди. Высокая эффективность и способность точно контролировать скорость подводимого тепла делают эту электрическую технологию полностью конкурентоспособной по сравнению с альтернативными процессами с прямым нагревом во многих областях применения.Новые разработки в источниках питания с регулируемой частотой, улучшенные огнеупорные футеровки, конструкции мощных индукторов, рекуперация тепла печи и компьютерное управление работой печи открывают потенциал для дальнейшего значительного повышения эффективности печи, производительности и диапазона материалов, на которые — отличный обзор в Центре производства материалов EPRI.
  • Еще один обзор Fairchild Semiconductor Power Division — [www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9012.pdf]
  • КПД индукционных плавильных печей составляет 55-75% — [10]

Литейный цех с микроволновым нагревом

  • Плавка в микроволновой печи — даже железо — [11]
  • Другая технология: при правильной технике микроволновая печь может нагреть стекло до температуры плавления 1500 ° C.(PopSci, Wired, Howto). Это немного больше температуры плавления стали (около 1400 ° C). Можно ли использовать аналогичные методы для формирования небольших стальных деталей в стандартной микроволновой печи? [12] Может ли тонкий слой стекла, плавающий на расплавленной стали, блокировать окисление?
  • Прочитал эту статью. [Плавка в микроволновой печи]

Литейный цех концентрированной солнечной энергии

«Максимальная температура, которую может достичь поглотитель, зависит от того, насколько концентрирован солнечный свет. Отражатель для тарелки очень высокого качества может концентрировать солнечный свет до 10 000 раз.Если обычный солнечный свет может нагревать предметы до, скажем, 60 C (330 K), а излучаемая энергия возрастает в 4 степени, например, рефлектор может производить температуру в 10 раз больше, 3300 K или 3000 C. При максимальной температуре поглотитель излучает столько энергии, сколько получает, не оставляя энергии, доступной для преобразования во что-либо полезное, например, электричество! Чтобы действительно получить что-либо из концентратора, нам нужно, чтобы температура поглотителя была ниже »[13].

По этой причине солнечные концентраторы, предназначенные для выработки электроэнергии, работают при гораздо более низких температурах и обычно имеют большие радиаторы, чтобы они не становились «слишком горячими» — это совершенно другой подход к проектированию, чем солнечная печь. Можно ли адаптировать прототип солнечной турбины на Factor e Farm, чтобы переключаться с прямого плавления металла в тигле на выработку электроэнергии? Или солнечная турбина настолько сильно отличается от солнечной печи, что было бы лучше построить полностью отдельную солнечную печь?

Некоторые устройства солнечных концентраторов могут достигать достаточно высоких температур, чтобы плавить железо и сталь. [14] [15]

Теоретически максимально возможная температура солнечного литейного цеха равна температуре «поверхности» Солнца, 5 777 К.[16]

«Самая большая солнечная печь в мире находится в Одейо в Восточных Пиренеях во Франции, открыта в 1970 году. … площадь размером с кастрюлю … может достигать 3500 ° C (6330 ° F)» — Википедия: солнечная печь

«Зачем создавать солнечную батарею … только для плавки металла, когда можно установить паровую турбину и производить и продавать электроэнергию?» — Тим Уильямс [17]. Некоторые преимущества плавления металла непосредственно в солнечной печи вместо косвенного преобразования солнечной энергии в электричество с помощью солнечной турбины и последующего использования литейного производства с электроприводом:

  • Поскольку тигель по своей сути проще паровой машины, его проще построить и обслуживать, и он служит дольше.
  • Поскольку тигель имеет очень легкие допуски, его капитальные затраты намного меньше, чем у паровой машины и любого вида литейного производства с электрическим приводом. (Хотя могут потребоваться более дорогие отражатели …)
  • солнечная печь легче понять, воспроизвести и масштабировать вверх или вниз.

Электродуговая печь

  • Дуговая печь, 175 кВт, 700 фунтов / час [1]

Электрошлаковая печь

Электрошлаковый переплав является дополнением к индукционной печи, потому что он специально поддерживает реакций рафинирования , которые происходят в шлаке (например, удаление серы, неметаллических оксидов и свободного кислорода).Пример оборудования промышленного масштаба от Consarc. Очень интересное семейство мини-литейных изделий предлагает Centroteh (Украина). Обычно предварительно расплавленный и отлитый стержень из печи другого типа подают в верхнюю часть печи электрошлакового переплава. Однако Centroteh предполагает, что, в качестве альтернативы, неподвижный углеродный электрод может питать ток нагрева, а измельченный лом можно подавать непосредственно в шлаковую ванну. Очень интересно!! Может ли это заменить основную функцию индукционной печи по переработке лома в новую сталь?

По данным Centroteh, потребление электроэнергии составляет ~ 320 ватт-ч / фунт, что сопоставимо с индукционной печью.Электрошлаковая печь, похоже, не требует огнеупора, так как процесс выполняется непосредственно в медной изложнице с водяным охлаждением.

Реверсирование относится к замене ноу-хау, сырья и рабочей силы на готовые продукты. Используя эту технику, мы можем изготавливать сталеплавильные тигли, чтобы снизить затраты. Тигли для 300-фунтовых выстрелов стоят несколько сотен долларов. Стоимость материалов примерно в 10 раз меньше.

Тигли

См. Также тигель индукционной печи

Поместить металлолом в холодный тигель — самая простая задача.Как вытащить расплавленный металл из горячего тигля?

  • Продажа печи погружения 200 фунтов — [19]
  • Продается качающаяся печь 3000F, 750 фунтов в час после первого нагрева — электрическая с 2 электродами — [20]


Тигли изготовлены из специальных глин.

  • Какой состав?
    • Портландцемент, кварцевый песок, перлит и шамот. [21]
  • Где взять материалы?
  • Как сделать тигель?
  • Какова общая стоимость?

Письмо, отправленное Павлу

Не могли бы вы провести небольшое исследование литейных производств? Я разместил исходную информацию по адресу:

http: // openfarmtech.org / index.php? title = Литейный завод

Мы хотим плавить металл — отливать детали тракторов, паровых двигателей и прессов CEB. Мы бы хотели сделать это в этом году. Вы случайно не заинтересованы в этом? В мастерской разместится печь.

Если да, изучите это и предложите лучшую печь для использования. Мы хотим работать со сталью — поэтому подойдет любая печь для плавки чугуна. Мы ищем простую и недорогую конструкцию, способную обрабатывать не менее 200 фунтов в час, чтобы обеспечить эффективность литья — скажем, 2000 фунтов рамы трактора — за один день.

Экономика предполагает производство конструкционной стали для деталей на сумму более 1000 долларов. Это сделало бы экономически целесообразным производство тракторов и т. Д., Исходя из стального лома.

Было бы здорово показать изготовление за счет металлолома. Это возможно, но до сих пор я не видел интегрированной операции, которая проектирует, отливает и строит под одной крышей. Этот процесс имеет большой потенциал для повышения эффективности, особенно если у нас есть глобальный обмен проектами и 3D-печать пресс-форм с помощью принтеров с открытым исходным кодом, таких как RepRap.-Marcin

Ввод от Yahoo Home Foundry Group:

От Майки

Метод, который вам нужно использовать, вовсе не заключается в том, чтобы достаточно нагреть печь. Найдите минутку и усвойте этот основной факт, потому что сталь плавится при температуре от двадцати шести до двадцати восьмисот градусов. Теперь примите во внимание тот факт, что даже более высокие температуры печи, необходимые для доведения заряда до этого диапазона, разрушат все, кроме самых дорогих огнеупоров печи, в то же время ослабляя тигли до такой степени, что они становятся эластичными.. Железо, с другой стороны, хорошо плавится при температуре от девятнадцати пятидесяти до двадцати двухсот градусов; гораздо более комфортный диапазон нагрева для вашего оборудования.

Итак, как примерно сто лет назад промышленность превратила железо в сталь? Кислородная фурма использовалась для сжигания избыточного углерода при одновременном повышении температуры расплавленного чугуна до температуры сжижения стали от центра загрузки, вместо того, чтобы пытаться передавать чрезмерные температуры через стенки тигля.

В большинстве сталелитейных предприятий все еще используется та или иная форма нагрева стальной загрузки от центра к краю.

Я считаю, что кислородные насадки по-прежнему являются лучшим методом для домашних любителей на сегодняшний день.

Что касается горелок Бабингтона; Мне больше всего не нравится комментировать соревнование.

из Venkat

Марцин, очень трудно плавить сталь в газовой печи, поскольку ее температура плавления достигает 1500 ° CENTIGRADE, поэтому, пожалуйста, используйте только индукционную дуговую печь, для стали требуются некоторые легирующие элементы, такие как углерод, кремний и т. по его использованию вы можете попытаться построить самодельный плавильщик бездействия, так как некоторые ссылки могут быть доступны в интранете, что касается меня, С уважением, V; Ganesan;

  • Металлургия чугуна и стали — [22]
  • Google Book, Максимальное производство в механическом цехе и литейном цехе — Выстрелов весом 150 фунтов в 1911 году в литейном цехе потребовалось 3 штуки.5 часов — с отмеченной низкой производительностью — [23]
  • Google Book, The Foundry, начало 1900-х годов, имеет экономику — [24]
  • Principles of Foundry Technology , Google Book — [25]

См. Также

Обработка железа | Britannica

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали

Железная руда — один из самых распространенных элементов на Земле, и одно из основных ее применений — производство стали.В сочетании с углеродом железо полностью меняет характер и становится легированной сталью.

Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи

Обработка чугуна , использование процесса плавки для превращения руды в форму, из которой можно вылепить продукты. В эту статью также входит обсуждение добычи чугуна и его подготовки к плавке.

Железо (Fe) — это относительно плотный металл с серебристо-белым внешним видом и отличительными магнитными свойствами.Он составляет 5 процентов от веса земной коры и является четвертым по распространенности элементом после кислорода, кремния и алюминия. Он плавится при температуре 1538 ° C (2800 ° F).

Железо аллотропно, то есть существует в разных формах. Его кристаллическая структура может быть объемно-центрированной кубической (ОЦК) или гранецентрированной кубической (ГЦК), в зависимости от температуры. В обеих кристаллографических модификациях основная конфигурация представляет собой куб с атомами железа, расположенными по углам. Есть дополнительный атом в центре каждого куба в модификации ОЦК и в центре каждой грани в ГЦК.При комнатной температуре чистое железо имеет ОЦК структуру, называемую альфа-ферритом; это сохраняется до тех пор, пока температура не поднимется до 912 ° C (1674 ° F), когда он трансформируется в структуру с ГЦК, известную как аустенит. При дальнейшем нагревании аустенит остается до тех пор, пока температура не достигнет 1394 ° C (2541 ° F), после чего снова появляется ОЦК-структура. Эта форма железа, называемая дельта-ферритом, сохраняется до тех пор, пока не будет достигнута точка плавления.

Чистый металл податлив и ему легко придать форму путем удара молотком, но, помимо специальных электрических применений, он редко используется без добавления других элементов для улучшения его свойств.В основном он появляется в сплавах железа с углеродом, таких как стали, которые содержат от 0,003 до примерно 2 процентов углерода (большая часть находится в диапазоне от 0,01 до 1,2 процента), и чугуны с содержанием углерода от 2 до 4 процентов. При типичном для сталей содержании углерода образуется карбид железа (Fe 3 C), также известный как цементит; это приводит к образованию перлита, который в микроскоп можно увидеть как состоящий из чередующихся пластин альфа-феррита и цементита. Цементит тверже и прочнее феррита, но гораздо менее податлив, поэтому за счет изменения количества углерода можно получить очень разные механические свойства.При более высоком содержании углерода, типичном для чугунов, углерод может выделяться либо как цементит, либо как графит, в зависимости от условий производства. Опять же, получается широкий спектр свойств. Эта универсальность железоуглеродистых сплавов приводит к их широкому использованию в технике и объясняет, почему железо на сегодняшний день является наиболее важным из всех промышленных металлов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

История

Есть свидетельства того, что метеориты использовались в качестве источника железа до 3000 г. до н. Э., Но извлечение металла из руд датируется примерно 2000 г. до н. Э.Производство, по-видимому, началось в медеплавильных регионах Анатолии и Персии, где использование соединений железа в качестве флюсов для облегчения плавления могло случайно привести к накоплению металлического железа на дне медеплавильных печей. Когда производство чугуна было должным образом налажено, вошли в употребление два типа печи. Чашечные печи были сконструированы путем выкапывания небольшого отверстия в земле и обеспечения подачи воздуха из сильфона через трубу или фурму. С другой стороны, каменные шахтные печи полагались на естественную тягу, хотя иногда и использовали фурмы.В обоих случаях плавка включала создание слоя раскаленного угля, в который добавляли железную руду, смешанную с дополнительным количеством древесного угля. Затем произошло химическое восстановление руды, но, поскольку примитивные печи не могли достичь температуры выше 1150 ° C (2100 ° F), нормальным продуктом был твердый кусок металла, известный как блюм. Он мог весить до 5 килограммов (11 фунтов) и состоял из почти чистого железа с некоторым уловленным шлаком и кусками древесного угля. Затем для изготовления железных артефактов потребовалась операция формования, которая включала нагревание цветов в огне и удары молотком по раскаленному металлу для изготовления желаемых объектов.Изготовленное таким образом железо известно как кованое железо. Иногда кажется, что было использовано слишком много древесного угля, и сплавы железа с углеродом, которые имеют более низкие температуры плавления и могут быть отлиты в простые формы, были изготовлены непреднамеренно. Применение этого чугуна было ограничено из-за его хрупкости, и в раннем железном веке, похоже, только китайцы использовали его. В других странах кованое железо было предпочтительным материалом.

Хотя римляне построили печи с ямой, в которую можно было сливать шлак, до средневековья мало что изменилось в методах производства чугуна.К 15 веку многие блюмеры использовали невысокие шахтные печи с водной силой для приведения в действие сильфонов, а блюм, который мог весить более 100 килограммов, извлекался через верхнюю часть шахты. Последней версией такого цветущего очага стала каталонская кузница, просуществовавшая в Испании до 19 века. Другая конструкция, высокая печь для шаров, имела более высокую шахту и превратилась в 3-метровую (10 футов) высоту Stückofen , которая давала такие большие блюмэны, что их приходилось удалять через переднее отверстие в печи.

Каталонский очаг или кузница, до недавнего времени использовавшаяся для плавки железной руды. Показаны способ загрузки топлива и руды и примерное положение сопла, снабжаемого воздухом через сильфон.

От H.E. МакГаннон (ред.), Изготовление, формовка и обработка стали, , 9-е изд., Авторское право 1985 Ассоциации инженеров черной металлургии

Доменная печь появилась в Европе в 15 веке, когда стало ясно, что чугун можно использовать для изготовления моноблочных ружей с хорошими характеристиками удержания давления, но было ли ее появление связано с китайским влиянием или было самостоятельной разработкой, неизвестно. .Сначала разница между доменной печью и Stückofen была незначительной. Оба имели квадратное поперечное сечение, и основными изменениями, необходимыми для работы доменной печи, были увеличение соотношения древесного угля и руды в шихте и летка для удаления жидкого чугуна. Продукт доменной печи стал известен как чугун из-за метода литья, который включал пропускание жидкости в главный канал, соединенный под прямым углом с рядом более коротких каналов. Все это напоминало свиноматку, кормящую свой помет, и поэтому отрезки твердого железа из более коротких каналов были известны как свиньи.

Несмотря на военный спрос на чугун, для большинства гражданских применений требовался ковкий чугун, который до этого производился непосредственно в цехе. Однако появление доменных печей открыло альтернативный производственный путь; это включало преобразование чугуна в кованое железо с помощью процесса, известного как чистовая обработка. Кусочки чугуна помещали на очаг для украшений, на котором сжигали древесный уголь с обильным притоком воздуха, так что углерод из чугуна удалялся путем окисления, оставляя после себя полутвердое ковкое железо.Начиная с 15 века, этот двухэтапный процесс постепенно вытеснил прямое производство чугуна, которое, тем не менее, сохранилось до 19 века.

К середине 16 века в юго-восточной Англии доменные печи эксплуатировались более или менее непрерывно. Увеличение производства чугуна привело к нехватке древесины для древесного угля и к его последующей замене углем в форме кокса — открытие, которое обычно приписывают Аврааму Дарби в 1709 году. Поскольку более высокая прочность кокса позволила ему поддерживать большую загрузку, стали возможны печи гораздо большего размера, и еженедельно производилось от 5 до 10 тонн чугуна.

Затем появление паровой машины для привода выдувных цилиндров означало, что доменная печь могла быть снабжена большим количеством воздуха. Это создало потенциальную проблему, заключающуюся в том, что производство чугуна намного превысит возможности процесса оклейки. Ряд изобретателей предприняли попытку ускорить преобразование чугуна в ковкий чугун, но наиболее успешной из них был англичанин Генри Корт, запатентовавший свою пудлинговую печь в 1784 году. Корт использовал отражательную печь на угле для плавления шихты чугуна. к которому был добавлен оксид железа для получения шлака.Перемешивание образовавшейся «лужи» металла привело к удалению углерода путем окисления (вместе с кремнием, фосфором и марганцем). В результате температура плавления металла повысилась, так что он стал полутвердым, хотя шлак оставался довольно жидким. Затем металл формуют в шарики и освобождают от максимально возможного количества шлака, а затем извлекают из печи и сжимают молотком. В течение короткого времени пудлинговые печи могли обеспечивать достаточно чугуна для удовлетворения требований к оборудованию, но снова мощность доменных печей резко возросла в результате изобретения шотландцем Джеймсом Бомонтом Нильсена в 1828 году печи горячего дутья для предварительного нагрева дутья. воздух и осознание того, что круглая печь работает лучше, чем квадратная.

Окончательное сокращение использования кованого железа было вызвано рядом изобретений, которые позволили печи работать при температурах, достаточно высоких, чтобы плавить железо. Тогда стало возможно производить сталь, которая является превосходным материалом. Во-первых, в 1856 году Генри Бессемер запатентовал свой конвертерный процесс для продувки воздухом расплавленного чугуна, а в 1861 году Уильям Сименс получил патент на свою регенеративную мартеновскую печь. В 1879 году Сидней Гилкрист Томас и Перси Гилкрист адаптировали преобразователь Бессемера для использования с фосфорным чугуном; в результате основной процесс Бессемера или Томаса получил широкое распространение на европейском континенте, где было много железных руд с высоким содержанием фосфора.В течение примерно 100 лет мартеновские и бессемеровские процессы совместно обеспечивали большую часть производимой стали, прежде чем они были заменены кислородными и электродуговыми печами.

Помимо впрыска части топлива через фурмы, с начала 19 века в доменной печи использовались те же принципы работы. Однако размер печи заметно увеличился, и одна большая современная печь может снабжать сталеплавильный завод до 10 000 тонн жидкого чугуна в день.

На протяжении 20-го века было предложено много новых процессов производства чугуна, но только в 1950-х годах появились потенциальные заменители доменной печи. Прямое восстановление, при котором железная руда восстанавливается при температурах ниже точки плавления металла, берет свое начало в таких экспериментах, как процесс Виберга-Содерфорса, введенный в Швеции в 1952 году, и процесс HyL, введенный в Мексике в 1957 году. Некоторые из этих методов выжили. а те, что сделали, были значительно изменены.Другой альтернативный метод производства чугуна, восстановительная плавка, был предшественником электрических печей, используемых для производства жидкого чугуна в Швеции и Норвегии в 1920-х годах. В эту технологию вошли методы, основанные на кислородных конвертерах для производства стали, использующих уголь в качестве источника дополнительной энергии, и в 1980-х годах она стала центром обширных исследований и разработок в Европе, Японии и США.

Справочник по сварке припоем

Справочник по сварке припоем Сварка Цветной Металлы Лечение Сварка Чугун Сварка Железо Металлы 5 преимуществ и недостатки пайки для сварки пайкой сварка происходит быстрее, чем сварка плавлением, поскольку требуется гораздо меньше подводимого тепла.Стержень, обычно используемый для пайки сварка имеет температуру плавления около 875 0 С (1600 0 F). При сварке стали припоем, основной металл должен быть нагрет только до температуры около 900 0 C, точнее чем до температуры более 1500 0 С. Экономия времени и экономии на потреблении газа часто бывает более чем достаточно, чтобы уравновесить существенно более высокая стоимость присадочного металла.В уменьшение тепловложения имеет другие преимущества, особенно при сварке литых железо, которое будет покрыто Следующая глава. Это сводит к минимуму необходимое количество предварительного нагрева. Поскольку бронза присадочный металл чрезвычайно пластичен, он может поглощать напряжения, возникающие во время охлаждения, которые в случае отливки могут сварка чугуна плавлением, вызывает растрескивание основной металл или сварной шов. При использовании на стали сварка пайкой снижает деформацию основной металл из-за сил сжатие и расширение.Когда низкоуглеродистая сталь или чугун правильно сварены пайкой, прочность соединения, при нормальных температурах вероятно быть равным или даже превосходящим прочность основного металла. Пайка Иногда сварка может использоваться для соединения разнородных металлов, что не может быть успешно выполнено. сварены плавлением. Сталь можно приваривать к чугуну пайкой. Медь можно соединить с латунью при помощи пайки. сварка. Однако присоединение При сварке разнородных металлов при любой сварке следует подходить с осторожностью.Тот факт, что вы можете повернуть то, что кажется красивым сварным швом, не является доказательством того, что общий результат удовлетворительно. Основные свойства одного или обоих соединенных металлов, возможно, подверглись неблагоприятному воздействию в результате действия сварки. Так много преимуществ. Какие недостатки? Одно совершенно очевидно, хотя часто не имеет значения; ты не можешь сопоставить цвет сварного шва с цветом основного металла. Другой, менее очевидный, бронза теряет силу при относительно низкие температуры.При 500 0 C, сталь и чугун почти такой же прочный, как и при комнатной температуре (20 0 С). Любая бронза сильно потеряла свою прочность на уровне 500 0 C. Никогда не используйте пайку для ремонта деталей, которые должны работать. при температуре выше 200 0 С. В главе 18 мы поговорим больше о техника и преимущества наплавки бронзой, который очень тесно связан паять сваркой.

Бронза против чугуна — Сравнение — Плюсы и минусы

Как видно из рисунка, процент присутствующего углерода и температура определяют фазу железоуглеродистого сплава и, следовательно, его физические характеристики и механические свойства.Процент углерода определяет тип сплава черных металлов: железо, углеродистая сталь или чугун.

Чугун

Серый чугун также обладает отличной демпфирующей способностью, которую дает графит, поскольку он поглощает энергию и преобразует ее в тепло. Большая демпфирующая способность желательна для материалов, используемых в конструкциях, в которых во время работы возникают нежелательные вибрации, таких как основания станков или коленчатые валы.

В материаловедении чугуны — это класс черных сплавов с содержанием углерода выше 2.14 мас.% . Как правило, чугуны содержат от 2,14 мас.% До 4,0 мас.% Углерода и от 0,5 до 3 мас.% кремния . Сплавы железа с более низким содержанием углерода известны как сталь. Разница в том, что чугуны могут использовать преимущества эвтектического затвердевания в бинарной системе железо-углерод. Термин эвтектика в переводе с греческого означает « легко или хорошо плавится », а точка эвтектики представляет собой состав на фазовой диаграмме, при котором достигается самая низкая температура плавления .Для системы железо-углерод эвтектическая точка встречается при составе 4,26 мас.% C и температуре 1148 ° C .

Чугун , таким образом, имеет более низкую температуру плавления (приблизительно от 1150 ° C до 1300 ° C), чем традиционная сталь, что облегчает литье, чем стандартные стали. Благодаря своей высокой текучести в расплавленном состоянии жидкий чугун легко заполняет сложные формы и может образовывать сложные формы. Для большинства применений требуется очень небольшая отделка, поэтому чугуны используются как для самых разных мелких, так и для крупных деталей.Это идеальный материал для литья в песчаные формы сложных форм, таких как выпускные коллекторы, без необходимости дополнительной обработки. Кроме того, некоторые чугуны очень хрупкие, и отливка является наиболее удобной технологией изготовления. Чугун стал конструкционным материалом с широким спектром применения и используется в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров и картеры коробок передач. Устойчив к окислению.

Типы чугунов

Чугуны также включают большое семейство различных типов чугуна, в зависимости от , как образуется богатая углеродом фаза во время затвердевания . Микроструктуру чугунов можно контролировать для получения продуктов с превосходной пластичностью, хорошей обрабатываемостью, отличным гашением вибрации, превосходной износостойкостью и хорошей теплопроводностью. При правильном легировании коррозионная стойкость чугунов может быть равна коррозионной стойкости нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля во многих сферах применения.Для большинства чугунов углерод существует в виде графита, и как микроструктура, так и механические свойства зависят от состава и термообработки. Наиболее распространенные типы чугуна:

  • Серый чугун . Серый чугун — самый старый и самый распространенный вид чугуна. Серый чугун характеризуется своей графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет. Это связано с наличием в его составе графита. В сером чугуне графит образует чешуйки, приобретая трехмерную геометрию.
  • Белый чугун . Белый чугун твердый, хрупкий и не поддается обработке, тогда как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет белый цвет, поэтому его называют белым чугуном.
  • Ковкий чугун . Ковкий чугун — это белый чугун, прошедший отжиг. Благодаря термообработке с отжигом хрупкая структура при первой отливке преобразуется в пластичную форму. Таким образом, его состав очень похож на белый чугун с немного большим содержанием углерода и кремния.
  • Ковкий чугун . Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом, очень похож на серый чугун по составу, но во время затвердевания графит образует зародыши в виде сферических частиц (конкреций) в высокопрочном чугуне, а не в виде хлопьев. Ковкий чугун прочнее и устойчивее к ударам, чем серый чугун. Фактически, высокопрочный чугун по своим механическим характеристикам приближается к характеристикам стали, при этом он сохраняет высокую текучесть в расплавленном состоянии и более низкую температуру плавления.

Бронзы

Бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но может относиться к сплавам меди и других элементов (например.грамм. алюминий, кремний и никель). Бронза несколько прочнее латуни, но при этом обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Обычно они используются, когда помимо коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении. Например, бериллиевая медь обладает наибольшей прочностью (до 1400 МПа) из всех сплавов на основе меди.

Виды бронзы

Как было написано, бронза — это семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но может относиться к сплавам меди и других элементов (напр.грамм. алюминий, кремний и никель).

  • Олово и фосфорная бронза. В целом, бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, обычно с содержанием олова около 12–12,5%. Добавление небольших количеств (0,01–0,45) фосфора дополнительно увеличивает твердость, сопротивление усталости и износостойкость. Добавление этих легирующих добавок приводит к таким применениям, как пружины, крепежные детали, крепежные элементы для кирпичной кладки, валы, шпиндели клапанов, шестерни и подшипники. Другие области применения этих сплавов — рабочие колеса насосов, поршневые кольца и паровая арматура.Например, медный литейный сплав UNS C
  • представляет собой литой сплав медь-олово, который также известен как оружейный металл. Первоначально использовавшийся в основном для изготовления оружия, он был в значительной степени заменен сталью.
  • Силиконовая бронза. Кремниевая бронза обычно содержит около 96 процентов меди. Кремниевая бронза имеет состав: Si: 2,80–3,80%, Mn: 0,50–1,30%, Fe: макс. 0,80%, Zn: макс. 1,50%, Pb: макс. 0,05%. Кремниевая бронза обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности, хорошей коррозионной стойкостью и легкой свариваемостью.Кремниевая бронза изначально была разработана для химической промышленности из-за ее исключительной устойчивости к коррозии во многих жидкостях. Они используются в таких архитектурных приложениях, как:
    • Дверная фурнитура
    • Перила
    • Церковные двери
    • Оконные рамы
  • Алюминиевая бронза. Алюминиевая бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, предлагающих сочетание механических и химических свойств, не имеющее себе равных среди сплавов других серий.Они содержат от 5 до 12% алюминия. Они обладают превосходной прочностью, аналогичной прочности низколегированных сталей, и превосходной коррозионной стойкостью, особенно в морской воде и аналогичных средах, где сплавы часто превосходят многие нержавеющие стали. Их превосходная стойкость к коррозии является следствием наличия алюминия в сплавах, который вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием тонкого и прочного поверхностного слоя оксида алюминия (оксида алюминия), который действует как барьер для коррозии богатого медью сплава. Встречаются они в кованом и литом виде.Алюминиевая бронза обычно имеет золотистый цвет. Алюминиевая бронза используется в морской воде, в том числе:
    • Общие услуги, связанные с морской водой
    • Подшипники
    • Фитинги
    • Насосы и детали клапанов
    • Теплообменники
  • Бериллиевая бронза. Медь-бериллий, также известная как бериллиевая бронза, представляет собой медный сплав с 0,5–3% бериллия. Медь-бериллий — самый твердый и прочный из всех медных сплавов (UTS до 1400 МПа) в полностью термообработанном и холоднодеформированном состоянии.Он сочетает в себе высокую прочность с немагнитными и искробезопасными качествами, он аналогичен по механическим свойствам многим высокопрочным легированным сталям, но по сравнению со сталями имеет лучшую коррозионную стойкость.
  • Bell Metal (оловянная бронза). В общем, колокольные металлы обычно относятся к бронзе с высоким содержанием олова, которые представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, обычно с более чем 20% олова (обычно 78% меди, 22% олова по массе). Колокольный металл используется для отливки качественных колоколов.

Свойства бронзы и чугуна

Свойства материала — это интенсивных свойств , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент. В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только ученый-материаловед узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении.Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Плотность бронзы и чугуна

Плотность типичной бронзы составляет 8,7 г / см 3 .

Плотность типичного чугуна составляет 7,03 г / см 3 .

Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, разделенная на объем:

ρ = м / В

Проще говоря, плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом.Стандартная единица СИ — килограммов на кубический метр ( кг / м 3 ). Стандартная английская единица — фунтов массы на кубический фут ( фунт / фут 3 ).

Поскольку плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом, очевидно, что плотность вещества сильно зависит от его атомной массы, а также на плотность атомных номеров (N; атом / см 3 ),

  • Атомный вес .Атомная масса переносится атомным ядром, которое занимает только около 10 -12 от общего объема атома или меньше, но оно содержит весь положительный заряд и не менее 99,95% от общей массы атома. Следовательно, оно определяется массовым числом (числом протонов и нейтронов).
  • Плотность атомного номера . Плотность атомного числа (N; атомов / см 3 ), которая связана с атомными радиусами, представляет собой количество атомов данного типа в единице объема (В; см 3 ) материала.Плотность атомного числа (N; атомы / см 3 ) чистого материала, имеющего атомную или молекулярную массу (М; граммы / моль) и плотность материала (; грамм / см 3 ) легко определяется вычислено из следующего уравнения с использованием числа Авогадро ( N A = 6,022 × 10 23 атомов или молекул на моль):
  • Кристаллическая структура. На плотность кристаллического вещества существенно влияет его кристаллическая структура. ГЦК-структура, наряду со своим гексагональным родственником (ГПУ), имеет наиболее эффективный фактор упаковки (74%).Металлы, содержащие структуры FCC, включают аустенит, алюминий, медь, свинец, серебро, золото, никель, платину и торий.

Механические свойства бронзы и чугуна

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность бронзы и чугуна

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности на разрыв алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет около 550 МПа.

Предел прочности на разрыв оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет около 310 МПа.

    Предел прочности на разрыв меди бериллия — UNS C17200 составляет около 1380 МПа.

    Предел прочности на разрыв серого чугуна (ASTM A48 Class 40) составляет 295 МПа.

    Предел прочности на разрыв мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 350 МПа.

    Предел прочности на разрыв ковкого чугуна — ASTM A220 составляет 580 МПа.

    Предел прочности на разрыв высокопрочного чугуна — ASTM A536 — 60-40-18 составляет 414 МПа (> 60 тыс. Фунтов на квадратный дюйм).

    Предел прочности на разрыв является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов).Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура температуры испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

    Предел текучести

    Предел текучести алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет около 250 МПа.

    Предел текучести оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет около 150 МПа.

    Предел текучести бериллиевой меди — UNS C17200 составляет около 1100 МПа.

    Предел текучести — это точка на кривой зависимости напряжения от деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До достижения предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме, когда приложенное напряжение будет снято. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести.Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

    Модуль упругости Юнга

    Модуль упругости

    Юнга алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет около 110 ГПа.

    Модуль упругости оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет около 103 ГПа.

    Модуль упругости Юнга меди бериллия — UNS C17200 составляет около 131 ГПа.

    Модуль упругости серого чугуна (ASTM A48 Class 40) составляет 124 ГПа.

    Модуль упругости мартенситного белого чугуна Юнга (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 175 ГПа.

    Модуль упругости ковкого чугуна по ASTM A220 составляет 172 ГПа.

    Модуль упругости высокопрочного чугуна — ASTM A536 — 60-40-18 составляет 170 ГПа.

    Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение.С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит. Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга .Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

    Твердость бронзы и чугуна

    Твердость по Бринеллю алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет примерно 170 МПа. Твердость алюминиевых бронз увеличивается с содержанием алюминия (и других сплавов), а также с напряжениями, вызванными холодной обработкой.

    Твердость по Бринеллю для оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет примерно 75 BHN.

    Твердость по Роквеллу меди бериллия — UNS C17200 составляет примерно 82 HRB.

    Твердость серого чугуна по Бринеллю (ASTM A48 Class 40) составляет примерно 235 МПа.

    Твердость по Бринеллю серого чугуна, мартенситного белого чугуна (ASTM A532 Class 1 Type A) составляет приблизительно 600 МПа.

    Твердость ковкого чугуна по Бринеллю — ASTM A220 составляет примерно 250 МПа.

    Твердость высокопрочного чугуна по Бринеллю — ASTM A536 — 60-40-18 составляет примерно 150 — 180 МПа.

    Испытание на твердость по Роквеллу — одно из наиболее распространенных испытаний на твердость при вдавливании, которое было разработано для испытания на твердость.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность отображать значения твердости непосредственно . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква — соответствующая шкала Роквелла.

    Тест Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

    Тепловые свойства бронзы и чугуна

    Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла.Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на применение тепла по-разному, .

    Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

    Точка плавления бронзы и чугуна

    Температура плавления алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет около 1030 ° C.

    Температура плавления оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет около 1000 ° C.

    Температура плавления меди бериллия — UNS C17200 составляет около 866 ° C.

    Температура плавления серого чугуна — сталь ASTM A48 составляет около 1260 ° C.

    Температура плавления мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет около 1260 ° C.

    Температура плавления ковкого чугуна — ASTM A220 составляет около 1260 ° C.

    Температура плавления высокопрочного чугуна — ASTM A536 — сталь 60-40-18 составляет около 1150 ° C.

    В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой в жидкую фазу.Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

    Теплопроводность бронзы и чугуна

    Теплопроводность алюминиевой бронзы — UNS C95400 составляет 59 Вт / (м · К).

    Теплопроводность оловянной бронзы — UNS C

  • — оружейного металла составляет 75 Вт / (м · К).

    Теплопроводность меди бериллия — UNS C17200 составляет 115 Вт / (м.К).

    Теплопроводность серого чугуна — ASTM A48 — 53 Вт / (м · К).

    Теплопроводность мартенситного белого чугуна (ASTM A532, класс 1, тип A) составляет 15-30 Вт / (м · К).

    Теплопроводность ковкого чугуна составляет примерно 40 Вт / (м · К).

    Теплопроводность высокопрочного чугуна составляет 36 Вт / (м · К).

    Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеренным в Вт / м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

    Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего:

    Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) .Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

    Как расплавить металл в литейном цехе

    Плавка металла — это процесс, при котором металл превращается из твердого в жидкий. Процесс плавления варьируется в зависимости от технологии. Здесь мы даем объяснение того, как плавить металл в литейном цехе, а также общие точки плавления металлов и протокол защитной безопасности.

    Литейный цех в основном занимается обработкой расплавленного металла для придания формы различным литейным изделиям . Не будет преувеличением признать, что плавление металла — это сердце литейного производства.

    Плавка металла — это незаменимый процесс литья, при котором твердый металл разжижается для заливки в форму и формирования отливки любой формы. Вкратце, во время рабочего процесса металл помещается в плавильное устройство, называемое печью, и перегревается до определенной точки плавления, чтобы преобразовать твердый металлический материал в жидкий.

    При плавке металла используются разные технологии, в основном в зависимости от типа используемой плавильной печи. В этом посте мы поможем вам ответить на вопрос «Как плавить металл» , указав основные технологии плавильных печей на литейных заводах сегодня, а также температуру плавления обычных металлов, а также рекомендации по обеспечению безопасности в процессе плавки.

    Оставайтесь с нами и копайте знания!

    Что такое плавящийся металл?

    Плавление, также называемое плавлением, представляет собой переходный процесс, при котором состояние металлического материала изменяется от твердого к жидкому за счет выделения достаточного количества тепла.

    Процесс плавления металла ослабляет плотную упаковку молекул металла. В результате плавление дает металлическую жидкость из твердого материала.

    Чистый и твердый металл плавится при определенной фиксированной температуре, называемой точкой плавления, в то время как нечистые металлические материалы плавятся при другой температуре, которая варьируется в зависимости от типа и процентного содержания примесей.

    Являясь сердцем литейного производства, процесс плавления металла обеспечивает расплавленную жидкость, которую можно использовать для заливки в литейную форму, и она затвердевает в различных формах по мере необходимости.Плавка металлов — это энергоемкая работа, на которую приходится 55% энергозатрат в металлообрабатывающей промышленности.

    Это очень важный этап, потому что расплав металла не только является материалом для процесса литья, но также сильно влияет на физические и химические свойства конечных продуктов литья.

    Процесс плавки металла

    Те, кто задается вопросом, как плавить металл в литейном производстве, могут обнаружить, что процесс плавления металла обычно включает следующие краткие этапы:

    1. Определение соотношения смешанного металла
    2. Подготовка и загрузка металла
    3. Расплавление металла
    4. Рафинирование и обработка расплавленного металла
    5. Транспортировка расплавленного металла

    Выбор смешанного металла соотношение

    Для каждого вида литья требуются разные механические свойства металла, которые можно изменить, регулируя соотношение смеси металлов.Производитель литейного производства имеет формулу смешивания металлов в соответствии с конкретным классом материала и требованиями.

    Например, соотношение компонентов смеси для литья алюминиевых деталей на нашем литейном производстве часто составляет 40% алюминиевых слитков + 50% алюминиевого лома + 10% других. В котором 10% других составляют некоторые добавки, такие как сплавы Zn, Mn, Cu, Si и т. Д.

    Подготовка металла

    Слитки и металлолом — основной состав материала, используемый в процессе плавки, составляющий до 80% от соотношения компонентов смеси.

    Перед загрузкой в ​​печь слитки и металлолом (банки, лом деталей машин, контейнеры или подъездные пути) необходимо удалить грязь, а также предварительно нагреть и высушить. Этот шаг предназначен для удаления влаги, предотвращения возможности исследования в печи, ограничения образования шлака и повышения плавильной способности.

    В частности, для металлолома требуется удаление краски, машинного масла и других загрязнений, обычно термическим способом.

    Погрузка и плавка металла

    Печь загружается путем добавления источника топлива (древесный уголь, природный газ, электричество).В процессе нагрева металл непрерывно загружается в печь вместо партии для экономии энергии и эффективности работы.

    Расплавленный металл в литье

    Печь работает в чрезвычайно жестких условиях, где расплавленный металл, футеровка печи, атмосферные газы и продукты сгорания топлива имеют очень высокую температуру, что требует строгих средств защиты рабочего. Печь бывает разного размера, формы, принципа работы и энергии, поэтому плавильная мощность каждой печи отличается от других.

    При фиксированной температуре плавления металл переходит из твердого состояния в жидкое. Температура плавления варьируется от металла к металлу, от 350 до 2000 ° C.

    Рафинирование и обработка жидкого металла

    Этот процесс предназначен для дегазации расплава, удаления нежелательных твердых частиц и корректировки состава сплава, как ожидалось. Добавочные материалы, особенно некоторые из черных металлов, для повышения механических свойств жидкого металла (прочность, пластичность, жесткость, эластичность).

    Этот шаг очень важен, поскольку он может повлиять на качество окончательного литья.

    Транспортировка расплавленного металла

    После плавления жидкий расплав по разливочной системе перекачивается из печи в формовочную линию.

    Технологии плавки металлов

    В основе процесса плавки металла лежит плавильная печь, которая напрямую влияет на эффективность процесса плавки. Существуют различные технологии плавки, которые влияют на способ плавления металла и решают, какая печь используется.

    Как выбрать плавильную печь

    Плавильная печь сильно влияет не только на эффективность работы литейного цеха, но и на конечные результаты литья, поэтому очень важно учитывать, какие технологии печи следует применять.

    Как вы знаете, печи для плавки металлов различаются по форме, геометрии, топливу и мощности.

    Эти нижеприведенные факторы строго определяют, какая плавильная печь подходит для вашего литейного производства.

    • Наличие места: проверьте свою производственную площадь. Куда будешь печь ставить?
    • Тип плавкого сплава и его температура плавления
    • Мощность плавления и количество металла
    • Энергоэффективность
    • Капитальные вложения
    • Эксплуатационные расходы
    • Требования к техническому обслуживанию
    • Проблема выбросов и окружающей среды

    Конечно, универсального варианта не существует, но производители литейного производства должны учитывать, какие критерии важнее других.У каждого литейного завода будут свои собственные критерии приоритета при выборе плавильной печи, которая соответствует их потребностям и масштабу производства.

    После разъяснения этих соображений, второй шаг — выбрать тот, который работает на вашем литейном производстве. Здесь мы рассмотрим самые популярные на сегодняшний день плавильные печи в литейном производстве. Давай проверим.

    Современные и новые технологии плавильных печей в литейном производстве

    Для плавки металла в металлообработке используются печи разных типов.Их классифицируют по источнику тепла, эксплуатационным характеристикам и конструкции печи.

    Тигельные и ваграночные печи представляют собой традиционные методы плавки, в то время как индукционные и электродуговые печи представляют собой современные передовые технологии плавления.

    Тигельная печь
    Электрическая тигельная печь

    Тигельная печь — старейшая, простейшая и оригинальная плавильная печь, применяемая в литейных цехах. Это основное плавильное устройство изготовлено из жаропрочных материалов, которые часто представляют собой керамические или тугоплавкие материалы.

    Тигельная печь может поставляться в очень маленькой чаше, которая обычно используется для плавления ювелирных изделий (золота, серебра), в большую емкость, которая применяется для небольших партий.

    Топливом для тигля обычно является кокс, газ, нефть или электричество. В то время как электрический тигель имеет максимальную производительность 2,5 т / ч, тигель для газа или жидкого топлива может плавиться до 4 т / ч.

    Тигельная печь не является энергоэффективным устройством с потерей более 60% тепла на излучение.

    Эта печь подходит для цветных металлов, которые особенно применяются для плавки алюминия. Хорошо работают с любыми алюминиевыми сплавами. Одним из преимуществ является то, что тигель очень прост в эксплуатации и обслуживании, что позволяет сэкономить на расходах. Кроме того, его низкая капитальная стоимость привлекает небольшие литейные предприятия вкладывать свои деньги.

    Однако эта печь подходит только для небольших объемов производства и для металла с низкой температурой плавления из-за ее низкой энергоэффективности.

    Купольные печи

    Купольная печь считается одной из самых экономичных технологий плавки. В этой печи в настоящее время выплавляется почти серый чугун.

    По конструкции, купол может быть любой формы и размера, но его диаметр может составлять от 0,5 до 4 метров, а высота — около 6-11 метров. Купол выполнен в виде вертикально-цилиндрического сосуда, вероятно, в виде большой трубы.

    Конструкция купольной печи

    Стенка вагранки обычно стальная и облицована стеной из огнеупорного кирпича. Дно печи облицовано аналогичным образом, но часто используется смесь глины и песка, поскольку эта футеровка носит временный характер.Некоторые вагранки снабжены охлаждающими слоями кожуха для охлаждения и добавлением кислорода для более интенсивного горения кокса.

    Топливом для обогрева вагранки является кокс с некоторыми присадками. Для запуска производственной партии в печь добавляют слои кокса и зажигают горелкой. Когда кокс воспламеняется, воздух попадает в слои кокса через вентиляционные отверстия. В качестве топочного топлива также можно использовать древесину, уголь или горючие газы.

    Когда кокс достаточно горячий, твердые металлы подают в печь через отверстие в верхней части.В процессе плавления между топливом и входящим воздухом происходит термодинамическая реакция.

    Углерод в коксе соединяется с кислородом воздуха с образованием моноксида углерода, который продолжает гореть до диоксида углерода. Определенное количество углерода растворяется в падающих каплях жидкого металла и, следовательно, увеличивает содержание углерода в металле. В процессе плавки производятся разные марки чугуна и стали.

    Купольная печь

    может применяться для плавки любых черных металлов, в основном применяемых для плавки чугуна в больших объемах.По статистике 60% чугунного литья выплавляется с помощью вагранки. Его энергоэффективность также высока, считая порядка 40-70%.

    Электродуговые печи

    Электродуговая печь (ДСП) — это печь, в которой энергия электрической дуги используется для нагрева и плавления материала.

    Диапазон от 1 тонны (обычно для производства чугуна) до 400 тонн (для вторичной стали). Промышленные электродуговые печи могут достигать температуры 1800 ° C (3272 ° F), в то время как лабораторные сосуды могут достигать температуры более 3000 ° C (5432 ° F).

    Конструкция электродуговой печи

    Как расплавить металл в электродуговой печи?

    В электродуговой печи материал находится в прямом контакте с электричеством дуги, и электрический ток проходит через материал. Следовательно, плавление более эффективно, чем другие технологии, использующие внешнее тепло.

    Электродуговая печь часто используется для плавки стали (учтите 87%), а 13% — для плавки железа. Они могут хорошо перерабатывать стальной автомобильный измельченный лом с высоким содержанием остаточных элементов, что неэффективно при вагранке.

    Индукционная печь

    Индукционная печь — это электрическая печь, использующая принцип электромагнитной индукции. Итак, как расплавить металл по этой технологии плавки?

    Металл загружается в тигель, окруженный медной катушкой из проволоки, по которой проходит переменный электрический ток. После включения индукционной печи катушка быстро создает обратное магнитное поле, которое проникает через металл. Магнитное поле создает вихревые токи — круговой электрический ток, протекающий внутри металла.В результате циркуляция этих токов создает очень высокие температуры, плавящие металлы.

    Конструкция индукционной печи

    Плавильная мощность индукционных печей варьируется от менее 1 кг до 100 тонн, обычно используемых для плавки чугуна, стали, меди, алюминия и драгоценных металлов.

    По сравнению с другими технологиями плавки металлов преимущество индукционных печей состоит в том, что они являются экологически чистыми, энергоэффективными и простыми в управлении процессом плавки.

    Однако ограничения индукционной печи на металлолом и некоторые легирующие элементы могут привести к потере из-за окисления.

    Температура плавления металла

    Большинство металлов, существующих на Земле, в нормальном состоянии находятся в твердом состоянии. Однако в металлообрабатывающей промышленности, особенно в литье и металлургии, металл необходимо сжижать, чтобы получить новый продукт. Чтобы металл стал жидким, его необходимо нагреть до точки плавления.

    Следовательно, знать температуру плавления веществ так же важно, как и при плавлении металла. Это упрощает обработку металлического литья.Специалисты могут точно рассчитать время формования, плавления и застывания отливок. Это помогает неэффективному производству и в то же время предоставляет необходимые решения для резервного копирования на случай возникновения чрезвычайных ситуаций.

    Какая температура плавления?

    Точка плавления, также известная как температура разжижения, — это температура, при которой происходит процесс плавления твердого металла. Это точка, в которой металл переходит из твердой фазы в жидкую.Температура плавления варьируется от металла к металлу.

    На практике температуру плавления считают относительной. Нечувствителен к давлению. Некоторые аморфные вещества, такие как стекло, не имеют фиксированной температуры плавления.

    Температура плавления варьируется от металла к металлу.

    Какой металл имеет самую высокую температуру плавления?

    Вольфрам (W), известный как вольфрам, — это металл с самой высокой температурой плавления (3422 ° C; 6192 ° F), , самым низким давлением пара (при температурах выше 1650 ° C, 3000 ° F) и самым высоким предел прочности.

    Самый простой металл для плавления

    До этого момента металл с самой низкой температурой плавления составляет ртути с температурой плавления -38,830 ° C. Это единственный металл на Земле в жидком состоянии при нормальной, стандартной химической температуре и давлении.

    В настоящее время ртуть используется в основном в качестве термометра, манометра, поплавкового клапана, ртутного переключателя и т. Д.

    Температура плавления чугуна и стали

    Сегодня железо является наиболее часто используемым металлом в мире, на него приходится 95% от общего годового производства металла.

    Чистое железо мягкое и гибкое. Но при добавлении углеродного компонента в количестве 0,002% — 2,1% получается стальной сплав с выдающейся твердостью, пластичностью и несущей способностью.

    Железо имеет температуру плавления 1538 ° C, а сталь 1370 ° C . В настоящее время железо и сталь — это два металла, которые широко используются в области машиностроения, автомобилестроения, судостроения, строительства и т. Д.

    Температура плавления алюминия

    Алюминий имеет температуру плавления 933.47 К (660,32 ° C, 1220,58 ° F) . Температура плавления алюминия невысока по сравнению с другими металлами.

    В периодической таблице алюминий обозначается как Al; Атомный номер 13, плотность 2,9 г / см3. Алюминий легкий, мягкий, с отличной коррозионной стойкостью и хорошей литейной способностью. Это самый распространенный металл в земной коре. Алюминиевое литье широко используется в деталях машин, двигателях и внешней отделке городов.

    3–

    911 911 911
    Металл точка плавления (° C) точка плавления (° F)
    Алюминий 660.32 1220,58
    Алюминиевый сплав 463–671 865–1240
    Кованое железо 1482–1593 2700–2900 –1114 –120 –1114 2060 — 2200
    Чугун, ковкий 1149 2100
    Свинец 327,5 621
    Углеродистая сталь 650 1540 2600 — 2800
    Нержавеющая сталь 1510 2750
    Таблица по температуре плавления обычных металлов

    Руководство по технике безопасности при плавке металла

    При плавке металла ежедневно приходится иметь дело с экстремальным нагревом (до 2000 ° C), что является очень опасной рабочей средой.

    Можно сказать, что плавка — одно из самых опасных работ, вызывающих неожиданные аварии на литейном производстве. Подробнее о том, как работает литейное производство.

    Следовательно, для защиты здоровья и жизни рабочего и предотвращения потери и повреждения свойств литейного цеха существуют строгие правила, которые производители литейных цехов должны учитывать.

    Обеспечение литейной инфраструктуры

    • Зона плавления должна быть устроена отдельно, чтобы избежать опасности для неуполномоченных работников
    • Должна быть вентиляция, а конструкция крыши литейного цеха должна быть высокой для циркуляции воздуха
    • Печь должна обеспечивать качество и безопасность при использовании
    • Должна быть оборудована с автоматической или полуавтоматической системой заливки и дозаправки для ограничения воздействия на человека и несчастных случаев.
    • Взрывобезопасное и противопожарное оборудование должно быть всегда наготове

    Обеспечить рабочую защитную спецодежду

    Плавильщик во время смены должен быть одет в полную защитную одежду. Шапка, очки, перчатка, маска, плотная одежда и обувь являются обязательными аксессуарами.

    Работа на плавильной печи

    Что можно и нельзя

    • Разместите предупреждающий знак для зоны плавления
    • Ограничьте доступ посторонних рабочих в зону плавления
    • Регулярно проверяйте печь и вентиляционную систему и убедитесь, что неэффективная одна из них отремонтирована немедленно
    • Очистите и высушите металлический материал перед плавлением
    • Сделайте предварительный нагрев печи и огнеупоры перед использованием
    • Необходимо подготовить план действий в чрезвычайных ситуациях
    • Не разрешать курить, есть, пить в зоне плавления

    Резюме

    В приведенном выше содержании мы предоставили подробное объяснение Как плавить металл в литейном цехе .Надеюсь, он расскажет вам о некоторых интересных идеях о процессе плавки металла.

    Подробнее о нашем блоге о процессе литья в металлообрабатывающих цехах читайте здесь.

    Кратко представленная компания VIC — производитель литейных изделий для литья металлов, специализирующийся на производстве и поставке литых металлических деталей на мировой рынок. Если вам это нужно, свяжитесь с нами, чтобы оформить заказ и получить консультацию по лечению гипсом.

    Номер ссылки

    Министерство энергетики США (2005 г.). Передовые технологии плавления: концепции и возможности энергосбережения для индустрии литья металлов . Https://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/11/f4/advancedmeltingtechnologies.pdf.

    Безопасная работа, Австралия (2013 г.). Руководство по управлению рисками, связанными с литейными работами. https://www.safeworkaustralia.gov.au/system/files/documents/1702/guide-managing-risks-associated-foundry-workl.pdf

    Сварка, пайка и обычные точки плавления металлов

    В мире стали и металлов обычным процессом, который требуется, является объединение двух или более металлических деталей.Для этой цели используются несколько распространенных форматов, включая сварку и пайку, и выбор того, какой вы выберете, будет зависеть от нескольких важных факторов.

    Компания Wasatch Steel предлагает широкий спектр услуг и продукции из стали, от стальных труб и стержней до стальных труб и многих других вариантов. В сегодняшнем блоге мы поговорим как о сварке, так и о пайке, а также об одном важном факторе обоих процессов: температуре плавления. Оттуда мы рассмотрим общие точки плавления как стали, так и нескольких других типов металлов на тот случай, если вам когда-нибудь понадобится базовый эталон для комбинирования различных металлов.

    Сварка против. Пайка

    Как многие знают, процесс сварки заключается в соединении двух частей данного металла путем нагрева обеих частей до их точки плавления. Это приводит к образованию ванны жидкого расплава, и молекулы из каждой металлической области могут полностью смешиваться — часто в эту ванну также добавляется третий металл. Когда металл закончил остывать, в результате получается полностью сплавленный материал, соединенный вместе.

    Пайка, с другой стороны, представляет собой процесс, в котором используется кислородно-ацетиленовая горелка для нагрева присадочного металла, чаще всего какого-либо латунного сплава.Смысл использования такого наполнителя в том, что он будет иметь более низкую температуру плавления, чем два металла, которые фактически соединяются — когда он плавится, он втягивается в соединение между ними. Когда он охлаждается, он обеспечивает соединение без необходимости полного расплавления двух металлов. Это означает, что соединение не такое прочное, как сварка.

    В каждом из этих случаев, как вы могли догадаться, понимание температуры плавления металла имеет жизненно важное значение. Если вы комбинируете два металла с разными температурами плавления, например, применяете обычные процессы для соединения меди и стали, пайка часто оказывается лучшим способом.С другой стороны, для тех, кто объединяет два одинаковых или похожих металла, сварка обычно является лучшим выбором.

    Температура плавления обычных металлов

    Вот общие точки плавления многих распространенных металлов (имейте в виду, что они могут несколько отличаться в зависимости от точного состава сплава):

    • Сталь: 2500 градусов по Фаренгейту (используется для всех последующих списков)
    • Нержавеющая сталь: 2750 градусов
    • Повод: 621 градус (один из самых низких из возможных)
    • Алюминий: 1218 градусов (может широко варьироваться в зависимости от добавок легирующего металла)
    • Бронза: 1675 градусов (выше для бронзы и кремниевой бронзы)
    • Латунь: 1700 градусов
    • Медь: 1981 градусов
    • Чугун: 2200 градусов
    • Никель: 2646 градусов
    • Утюг: 2800 градусов
    • Кованое железо: 2700 градусов
    • Вольфрам: 6150 градусов

    Чтобы получить дополнительную информацию о температурах плавления различных металлов или стальных сплавов, а также узнать о наших стальных изделиях или услугах, поговорите с сотрудниками Wasatch Steel сегодня.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *