1. Какой сплав называется чугуном? Расскажите о классификации чугунов.

Чугун
– сплав железа (основа) с углеродом
(2-4%), содержащий постоянные примеси Si,
Mn,
S,
P,
а иногда и легирующие элементы Cr,
Ni,
V,
Al
и др. Как правило хрупок. Классифицируют:
Белые
чугуны— из
за большого содержания цементита очень
хрупкие и твердые. Серые
чугуны –
металл (основа)+графит (вкрапление).
Ковкие чугуны—
получают из белых чугунов, подвергая
их специальному графитизирующему
отжигу. Высокопрочные
чугуны –
получают модифицированием жидкими
присадками магния, церия, иттрия и др.
мет. Состоит из феррита и перлита. Чугуны
специального назначения
– подразд. на: жаростойкие, жаропрочные,
корозионостойкие.

2.
Какие исходные материалы используются
для получения чугуна?

Железо
(основа), углерод (2-4%), силициум, марганец,
сера, фосфор. Лигирующие – хром, никель,
ванадий, алюминий.

3.
Какие детали изготовляют из высокопрочного
и ковкого чугунов? Как обозначаются
высокопрочные и ковкие чугуны?

Ковкие
чугуны обладая применяются при
изготовлении тонкостенных деталей,
работающих при ударных и вибрационных
нагрузках (фланцы, муфты, ступицы и
др. ). Согласно ГОСТу маркируются как
«КЧ», например КЧ45-7 первые 2 цифры –
мин предел прочности при растяжении,
цифры после тире – относительное
удлинение при растяжении %.

Высокопрочные
чугуны используются для массивных
отливок – цилиндры, шестеренки,
коленчатый и распределительный вал.

4.
Что такое доменная плавка. Назовите
продукты доменного производства. Что
такое коэффициент использования
полезного объема доменной печи?

Доменная
плавка относится к числу непрерывных
металлургических процессов, в основу
его механизма заложен принцип противотока,
что обусловливает высокую экономичность
протекающих при этом тепловых и
массообменных процессов. Продукты
производства — радиаторы машин, секции
котлов, смывные бачки, трубы. Коэффициент
использования полезного объема
представляет собой отношение полезного
объема доменной печи к ее суточной
производительности при плавке чугуна.

5.
Этапы металлургического производства.
В чем заключается прямое получение
железа из руд? На какие этапы делится
сталеплавильный процесс?

1
этап – расплавление шихты и нагрев
металла. 2 этап – кипение металлической
ванны, восстановление железа из оксида
с выделением углекислого газа. 3 этап
– раскисление стали (восстановление
железа из оксида)

Под
процессами прямого
получения железа
понимают такие химические, электрохимические
или химико-термические процессы, которые
дают возможность получать непосредственно
из руды, минуя доменную печь, металлическое
железо в виде губки, крицы или жидкого
металла. Такие процессы ведутся, не
расходуя металлургический кокс, флюсы,
электроэнергию (на подготовку сжатого
воздуха), а также позволяют получить
очень чистый металл.

6.
Что называется сталью? Что такое
низкоуглеродистая, среднеуглеродистая,
высокоуглеродистая сталь?

Сталь
— деформируемый (ковкий) сплав железа
с углеродом (и другими элементами),
характеризующийся эвтектоидным
превращением.

Низкоуглеродистая
сталь (менее 0,25% С) – устойчива к
деформационному старению. Среднеуглеродистая
сталь (от 0,25 до 0,6% С) – применяются в
судостроении, машиностроении.
Высокоуглеродистые (от 0,6% С) – используют
для получения канатной проволоки, при
изготовл. применяют патентирование,
быстро охлаждают до получения
мелкозернистой структуры.

7.
В чем заключается конверторный способ
получения стали?

Получение
стали в сталеплавильных агрегатах —
конвертерах путём продувки жидкого
чугуна воздухом или кислородом.
Превращение чугуна в сталь происходит
благодаря окислению кислородом
содержащихся в чугуне примесей (кремния,
марганца, углерода и др.) и последующему
удалению их из расплава.

8.
В чем заключается мартеновский способ
получения стали?

В
зависимости от состава огнеупорных
материалов подины печи мартеновский
способ выплавки стали может быть
основным (в составе огнеупора преобладают
СаО и MgO) и кислым (подина состоит из
SiO₂).
Выбор футеровки зависит от предполагаемого
состава шлака в процессе плавки. Основной
принцип действия — вдувание
раскаленной смеси горючего газа и
воздуха в печь с низким сводчатым
потолком, отражающим жар вниз, на
расплав. Нагревание воздуха происходит
посредством продувания его через
предварительно нагретый регенератор
(специальная камера, в которой выложены
каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев
регенератора до нужной температуры
осуществляется очищенными горячими
печными газами

Железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют
железоуглеродистые сплавы — сталь
и чугун.

Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали
не превышает 2%.

К сталям относятся:

Чугун — сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

• кремний и марганец в десятых долях процента (0,15— 0,60%)

• сера и фосфор в сотых долях процента (0,05—0,03%) каждого элемента.

Сталь

Сталь с содержанием углерода
до 0,7% применяется для изготовления:

• листов,

• ленты,

• проволоки,

• рельсов,

• таврового и уголкового железа,

• различного фасонного профиля,

• а также для многочисленных деталей в машиностроении: шестерни, оси, валы, шатуны, болты, молотки, кувалды и т. п.

Сталь с содержанием углерода
свыше 0,7% применяется для изготовления различного режущего инструмента:

• резцы,

• сверла,

• метчики,

• бородки,

• зубила и др.

Свойства стали зависят от содержания углерода. Чем больше углерода, тем сталь прочнее и тверже.

Чугун

Машиностроительный чугунприменяют для производства отливок всевозможных деталей машин.

По составу и строению чугуны делятся на:

• белый,

• серый,

• ковкий.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получается в результате специальной обработки белого чугуна. В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом (Fe₃C
— цементит), что придает этому чугуну большую твердость и хрупкость и плохую обрабатываемость.

Белый чугун

В машиностроении белый чугун
применяют для изготовления отливок, отжигаемых на так называемый ковкий чугун.

При отжиге цементит разлагается па железо и свободный углерод, и отливки приобретают невысокую твердость и хорошую обрабатываемость.

Серый чугун

Наиболее широкое применение в технике имеет серый чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. Этому способствует высокое содержание
кремния.

Такой чугун обладает хорошими литейными качествами и применяется для производства чугунных отливок. Детали из этого чугуна получаются путем отливки в земляные или металлические формы (станины, шестерни, цилиндры, блоки и т.п.).

Благодаря наличию свободного углерода (графита) серый чугун имеет небольшую твердость и хорошо обрабатывается резанием.

§

Поделиться:

…

 ← Печи для термической обработки металла. Камерные печи

Непрерывное выдавливание → 

Чугунный сплав

Чугунный сплав

Главная » Литейные сплавы » Черные сплавы » Чугунный сплав

Термин «чугун» описывает большое семейство ферросплавов. Содержит 2-4% углерода, наряду с кремнием, марганцем. Чугуны производятся в определенных формах для обработки механической обработкой, термообработкой или сборкой. Иногда для удовлетворения определенных требований он может быть кованым или прокатным. Чугун получают путем плавления чугуна и последующего соединения его со сталью или железным ломом.

В норме чугун содержит кремния до 3%. Однако при изготовлении специальных композиций, например:

• Силал: кремний до 6%
• Duriron: кремний до 12%

Вы можете приобрести чугун различных товарных марок, таких как серый чугун, отбеленный чугун, пятнистый чугун, белый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом и аустенитный чугун.

Чугун получают плавлением чугуна. Часто эта плавка производится вместе со стальным и железным ломом. Он также включает в себя ряд шагов, которые приводят к удалению нежелательных элементов (фосфор и сера).

• Основной целью этой обработки является снижение содержания углерода и кремния до желаемого уровня. Затем происходит добавление в расплав других элементов.
• Небольшая доменная печь, известная как вагранка, используется для плавки железа.
• После завершения плавки расплавленный чугун удаляют из шахты доменной печи.
• Окончательная форма изготавливается методом литья.

Типы чугуна
При затвердевании большая часть углерода осаждается в виде графита или цементита. Когда затвердевание завершается, выделившаяся фаза внедряется в матрицу аустенита, которая имеет равновесную концентрацию углерода около 2 мас.%. При дальнейшем охлаждении концентрация углерода в аустените уменьшается по мере выделения из твердого раствора большего количества цементита или графита. В обычных чугунах аустенит затем распадается на перлит при эвтектоидной температуре. Однако в серых чугунах, если скорость охлаждения через эвтектоидную температуру достаточно мала, получается полностью ферритная матрица с отложением избыточного углерода на уже существующем графите.

• Белый чугун : Белый чугун плохо поддается механической обработке, так как он твердый и хрупкий.
• Серый чугун: благодаря наличию микроструктуры графита в преобразованной аустенитной и цементитной матрице серый чугун более мягкий.

Чугун со сфероидальным графитом

• : химический состав чугуна аналогичен составу серого чугуна, но с содержанием магния 0,05 мас.%.
• Ковкий чугун: один из самых популярных сплавов, используемых в литье. Он имеет широкое применение, включая автомобильные компоненты, промышленное оборудование, производство электроэнергии ветряными турбинами, клапаны, оборудование для кондиционирования воздуха, оборудование для газонов и сада, а также сельскохозяйственную продукцию.
• Чугун с шаровидным графитом: Чугун с шаровидным графитом известен своей превосходной ударной вязкостью и имеет широкое применение, например. коленчатые валы.

Отливки из чугунного сплава
Чугунные сплавы широко используются в литье благодаря своим характеристикам, таким как прочность, хорошее соотношение прочности и веса, экономичная цена и доступность в изобилии, возможность изготовления изделий сложной геометрии. Чугунные отливки используются в различных областях, таких как автомобилестроение, сельское хозяйство, бытовая техника и многое другое.

Преимущества в литье:

• Семейство материалов, способных удовлетворить различные инженерные и производственные задачи («семейство» включает серый чугун, ковкий чугун, чугун с уплотненным графитом, ковкий чугун и белый утюг).
• Возможность отливки со вставками из других материалов.
• Возможность изготовления деталей сложной геометрии и профилей различных размеров.
• Возможность литья сложных форм, а также от очень тонких до очень толстых профилей.
• Хорошее соотношение прочности и веса.
• В целом экономичнее, чем конкурирующие материалы, и имеет относительно низкую стоимость на единицу прочности по сравнению с другими материалами.
• Превосходная демпфирующая способность, особенно у серого чугуна.
• Возможность изменения конструкции и объединения двух или более деталей из других материалов в одну отливку, что сокращает время и стоимость сборки.
• Различные типы процессов литья для низкой, средней или высокой производительности.
• Различные отливки из чугуна могут использоваться без термической обработки (в виде литья), однако, при необходимости, они могут подвергаться термической обработке для улучшения общих свойств или конкретных свойств, таких как поверхностная твердость.

Литейные сплавы

• Черные сплавы
• Чугунный сплав
• Железный сплав
• Цветные сплавы
• Характеристики литейного сплава
• Затвердевание литейного сплава
• Переработка металлолома
• Типы металлов
• Отделка металла
• Дизайн литья
• Процесс литья
• Коммерческое литейное производство
• Литейные приложения
• Литейное оборудование
• Хобби Литейный завод

Отчеты об исследованиях рынка

• Отчеты об исследованиях рынка
• Снимки США Алюминий 2007
• Металлургия и горнодобывающая промышленность в Соединенном Королевстве

Узнать больше

Центр дополнительной информации

Экологические проблемы

Углубленный анализ производственных процессов, рециркуляции и экологических проблем литейной промышленности. Подробнее

Основные литейные компоненты

Основные литейные компоненты, включая автомобильное литейное оборудование, компоненты насосов и клапанов.Подробнее

Новый Технологические исследования

Новейшие исследования производственных технологий в области производства, производственной инженерии и управления. Узнать больше

Применение литья

Все о промышленном применении технологий литья металлов в автомобилестроении, промышленном оборудовании.Подробнее

Чугун: свойства, обработка и применение

Чугун – сплав железа, содержащий 2–4 мас.% углерода, 1–3 мас.% кремния и меньшее количество второстепенных элементов [1]. Для сравнения, сталь имеет более низкое содержание углерода до 2 мас.% и более низкое содержание кремния.

Чугун можно дополнительно оптимизировать путем легирования небольшими количествами марганца, молибдена, церия, никеля, меди, ванадия и титана перед литьем.

В зависимости от содержания кремния в чугуне он классифицируется как белый или серый чугун и может подвергаться дальнейшей обработке при определенных температурах для получения ковкого или ковкого чугуна.

Общие свойства чугуна

Чугун высоко ценится за его способность легко отливать сложные формы в расплавленном состоянии и за его низкую стоимость. Кроме того, его свойства можно легко изменить, регулируя состав и скорость охлаждения без существенных изменений в методах производства.

Другими его основными преимуществами перед стальным литьем являются простота обработки, гашение вибрации, прочность на сжатие, износостойкость и коррозионная стойкость [2]. Коррозионная стойкость чугуна повышается за счет добавления второстепенных элементов, таких как кремний, никель, хром, молибден и медь [3].

Типы чугуна и их применение

Чугун можно разделить на серый чугун, белый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун, в зависимости от его состава.

Серый чугун

Серый чугун или серый чугун имеет темно-серый цвет излома из-за графитовой микроструктуры. Наличие чешуек графита связано с добавлением кремния, который стабилизирует углерод в форме графита, а не карбида железа. Серый чугун обычно имеет состав от 2,5% до 4,0% углерода и от 1,0% до 3,0% кремния [1].

Применение серого чугуна

Серый чугун является наиболее распространенной формой чугуна. Он используется в приложениях, где его высокая жесткость, обрабатываемость, гашение вибрации, высокая теплоемкость и высокая теплопроводность имеют преимущество, например, блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, маховики, корпуса коробок передач, коллекторы, роторы дисковых тормозов и посуда.

Общепринятой классификацией серого чугуна является международный стандарт ASTM A48. В соответствии с этой системой серый чугун классифицируется в зависимости от его прочности на растяжение, например, серый чугун класса 20 имеет минимальную прочность на растяжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм (140 МПа).

Белый чугун

Белый чугун имеет белый цвет излома из-за присутствия карбида железа или цементита Fe3C. Наличие углерода в этой форме, в отличие от графита, является результатом более низкого содержания кремния по сравнению с серым чугуном. Белый чугун обычно содержит 1,8% масс. – 3,6% масс. углерода, 0,5% масс. – 1,9% масс.мас.% кремния и 1,0 мас.% – 2,0 мас.% марганца.

Белые чугуны чрезвычайно износостойкие, но хрупкие. Они обладают высокой твердостью из-за своей микроструктуры, содержащей крупные частицы карбида железа, и плохо поддаются механической обработке.

Применение белого чугуна

Белый чугун используется в износостойких деталях, где его хрупкость не имеет большого значения, таких как гильзы, шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемные штанги, экструзионные сопла, бетономешалки, трубопроводная арматура, фланцы, дробилки и рабочие колеса насосов.

Популярным сортом белого чугуна является белый чугун с высоким содержанием хрома, ASTM A532. Он содержит никель и хром для обеспечения хорошей износостойкости [4].

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают медленным отжигом при термической обработке белого чугуна. Это приводит к превращению углерода в виде карбида железа в белом чугуне в графит, а оставшаяся матрица состоит из феррита или перлита [1]. Графит присутствует в виде сферических или узловатых форм.

Ковкий чугун обладает хорошей ковкостью и пластичностью. Из-за более низкого содержания кремния по сравнению с другими чугунами он обладает хорошей вязкостью разрушения при низких температурах.

Применение ковкого чугуна

Благодаря хорошей прочности на растяжение и пластичности ковкий чугун используется для изготовления электрических фитингов и оборудования, ручных инструментов, фитингов для труб, шайб, скоб, сельскохозяйственного оборудования, оборудования для горнодобывающей промышленности и деталей машин.

Общепринятой классификацией ковкого чугуна является ASTM A47.

Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом, характеризуется наличием графита в форме сферических узелков, как и в ковком чугуне. В отличие от ковкого чугуна, ковкий чугун образуется не термической обработкой белого чугуна, а за счет определенного химического состава.

Чугун ковкий содержит 3,2 мас. % — 3,6 мас. % углерода, 2,2 мас. % — 2,8 мас. % кремния и 0,1 мас. % — 0,2 мас. % марганца, а также меньшие количества магния, фосфора, серы и медь. Присутствие марганца обуславливает сферическую форму графитовых включений [4].

Применение ковкого чугуна

Благодаря своей микроструктуре этот материал более пластичен, чем серый или белый чугун. По этой причине он используется в качестве трубы из ковкого чугуна для водопроводной и канализационной инфраструктуры. Он также может выдерживать термоциклирование и поэтому используется в автомобильных передачах и компонентах подвески, тормозах и клапанах, насосах и гидравлических деталях, а также в корпусах ветряных турбин.

Ковкий чугун обычно классифицируется как ASTM A536.

Производство и переработка

Для производства чугуна железо должно быть извлечено из железной руды. Руда плавится в доменной печи, где она разделяется на чугун и шлак.