Какие примеси содержатся в чугуне

Обычный промышленный чугун — не двойной железоуглеродистый сплав — он содержит те примеси, что и углеродистая сталь, т. е. марганец, кремний, серу и фосфор, но в большем количестве, чем сталь. Эти примеси существенно влияют на условия графитизации и, следовательно, на структуру и свойства чугуна.

Кремний особенно сильно влияет на структуру чугуна, усиливая графитизацию. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах: от 0,3-0,5 до 3-5 %. Изменяя содержание кремния, можно получить чугуны, совершенно различные по свойствам и структуре — от малокремнистого белого до высококремнистого ферритного (серого с пластинчатым или высокопрочного с шаровидным графитом).

Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации или, как говорят, способствует отбеливанию чугуна.

Сера также способствует отбеливанию чугуна, но одновременно ухушает литейные свойства (в частности, снижает жидкотекучесть), поэтому содержание серы в чугуне лимитируется: верхний предел для мелкого литья для более крупного, когда можно допустить несколько худшую жидкотекучесть, до

Фосфор практически не влияет на процесс графитизации. Однако фосфор — полезная примесь в чугуне, так как он улучшает жидкотекучесть. Это объясняется образованием относительно легкоплавкой тройной эвтектики, плавящейся при . В момент затвердевания эвтектика состоит из аустенита, обогащенного фосфором, цементитом и фосфидом железа — «Стэдит».

Твердые участки фосфидной эвтектики повышают общую твердость и износоустойчивость чугуна.

Кроме этих постоянных примесей, в чугун часто вводят и другие элементы. Такие чугуны называются легированными. Если примеси содержались в рудах, из которых в доменной печи выплавляется чугун, то такие чугуны называются природно-легированными. Наиболее часто чугун легируют хромом, никелем, медью, алюминием, титаном. Хром препятствует, а медь и никель способствуют графитизации чугуна.

В настоящее время еще нет удовлетворительно разработанной теории, объясняющей влияние легирующих элементов на графитизацию.

Рис. 168. Структурная диаграмма для чугуна, показывающая, какая должна получиться структура в отливке в зависимости от: а — содержания кремния и углерода (толщина стенки 50 мм): б — суммы содержаний углерода и кремния и от толщины стенки; I — белые чугуны; II — перлитные чугуны; III — серые ферритные чугуны

Во всяком случае растворение в цементите таких элементов, как хром, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, препятствуют графитизации. Большинство остальных элементов, встречающихся в чугунах, нерастворимо в цементите и способствует графитизации. Этот вопрос рассматривается во многих теоретических и экспериментальных работах (М. Г. Окнова, К. П. Бунина, И. Н. Богачева и др.).

Для приближенного определения структуры чугуна в зависимости от содержания примесей пользуются так называемыми структурными диаграммами, одна из которых приведена на рис. 168, а. Из диаграммы видно, какой будет структура у отливок с толщиной стенок 50 мм в зависимости от содержания в чугуне углерода и кремния (содержание марганца постоянно и равно

Практикой было отмечено, что в одной отливке чугун может иметь разную структуру. В тонких частях отливки, у ее поверхности степень графитизации меньше, чем в более массивных частях и в сердцевине. Другими словами, там, где скорость охлаждения была больше, образуется больше цементита, а там, где чугун охлаждается медленнее — больше графита. Факторы, определяющие степень графитизации в чугуне, — это содержание углерода и кремния, а также скорость охлаждения.

Чтобы определить, как зависит структура чугуна от состава (содержание углерода и кремния) и скорости охлаждения (толщина стенки отливки), можно воспользоваться другой структурной диаграммой (рис. 168, б).

Источник

У этого термина существуют и другие значения, см. Чугун (значения).

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами), в котором содержание углерода не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний), а сплавы с содержанием углерода менее 2,14 % называются сталью. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и другие). Как правило, чугун хрупок.

Выплавляется чугун, как правило, в доменных печах. Температура плавления чугуна — от 1150 до 1200 °C, то есть примерно на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

Этимология[править | править код]

Русское слово «чугун» считается прямым заимствованием из тюркских языков[1]. Происхождение тюркского термина связывают с кит. трад. 鑄, пиньинь zhù, палл. чжу, буквально: «лить; отливать (металл)» и кит. трад. 工, пиньинь gōng, палл. гун, буквально: «дело»[2]. В финском языке чугун обозначается словом Valurauta, которое имеет два корня и переводится как литое железо (rauta).

История[править | править код]

В начале I тысячелетия до н. э. технология выплавки чугуна в тиглях была освоена в Китае и прилегающих Дальневосточных территориях. Шихта состояла из кричного железа и древесного угля, плавка производилась в течение нескольких суток при температуре выше 1200 °С. Позднее китайскими металлургами была изобретена специальная печь для выплавки чугуна из железной руды или кричного железа, получившая название «китайская» вагранка. Печь по сути представляла собой сыродутный горн высотой около 1 м, оборудованный дутьевым ящиком, обеспечивавшим приток воздуха в печь. В V—III веках до н. э. в Китае было освоено производство сложных отливок из чугуна. Этот период принято считать началом художественного чугунного литья[3][4].

В X веке в Китае появляются чугунные монеты, однако в широком применении вплоть до XIX века оставались бронзовые монеты[5]. В XI веке был возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо. XIV веком датируют находки чугунных котлов Золотой Орды (Тульская область)[6], однако на территории Монголии (Каракорум) монголы умели изготовлять чугунные котлы ещё в XIII веке[7]. В 1403 году в Китае (Пекин) был отлит чугунный колокол[8].

Появление чугуна в Европе относят к XIV веку, когда начались первые плавки в штюкофенах с получением жидкого чугуна. В России первый чугун был выплавлен в XVI веке[9][10]. Наиболее активно первые домницы строились во 2-й половине XV века в Италии, Нидерландах и Бельгии. Немецкие металлурги длительное время продолжали плавить металл в блауофенах[1].

В XIV—XV веках в Европе, с XVI века — в России появились первые цельнолитые чугунные пушки и ядра[11][12][13]. Первооткрывателем этой технологии считается мастер-литейщик Питер Боуде из деревни Бакстед[en] работавший в литейной мастерской Генриха VIII[14].

В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел. В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост. В России чугунный мост появился лишь в начале XIX века. Это стало возможным благодаря технологии Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы[15]. Помимо промышленного использования чугун продолжал использоваться и в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской печи[16].

В начале XVIII века в Западной Европе обострилась проблема истощения лесов, использовавшихся для получения древесного угля. Начались поиски альтернативных видов топлива для доменных печей. Первые опыты по применению подготовленного каменного угля и торфа в доменной плавке производились в Англии и Германии ещё в первой половине XVII века. В начале XVIII века в Англии была освоена технология коксования каменного угля. В 1735 году в Англии впервые был выплавлен чугун с использованием только каменноугольного кокса. В дальнейшем коксовая металлургия распространилась по всему миру[10][17]. К 1850 году 70 % всех существовавших в мире доменных печей работали на коксе, а к 1900 году — 95 %[18][19].

К концу XVIII века Россия занимала первое место по производству чугуна и выдавала 9908 тыс. пудов чугуна, в то время как Англия — 9516 тыс. пудов, дальше шли Франция, Швеция, США[20].

В начале XIX века был освоено производство ковкого чугуна. Во 2-й четверти XX века начали применять легирование чугуна[9].

В 1806 году Великобритания выплавляла 250 тыс. тонн чугуна, занимая 1-е место в мире по его производству, а к середине XIX века в Великобритании была сосредоточена половина мирового чугунного производства. Однако в 1890 году 1-е место по производству чугуна заняли США[21]. Технология бессмеровского процесса (1856) и мартеновской печи (1864) впервые позволила получать сталь из чугуна. В XIX веке чугун широко используется для изготовления викторианских каминов[22], а также декоративных элементов (например, чугунная решетка памятника Александра II, 1890). Благодаря изготовлению малой скульптуры и ажурных изделий из чугуна широкую известность получили Кусинский и Каслинский заводы.

Развитие способов формовки для литья сложных художественных отливок на заводе в посёлке Касли привело к созданию способа изготовления стержневых форм, который применяют и в настоящее время, особенно в станкостроении[23]. Также в XIX веке из чугуна изготавливались водопроводные и канализационные 12-дюймовые трубы Лондона[24].

Классификация[править | править код]

Микроструктура белого чугуна

Микроструктура белого чугуна при 100-кратном увеличении

По цели использования получаемый чугун делится на

передельный (используется для дальнейшего передела в сталь) и
литейный (используется для дальнейшего изготовления отливок)[9].

В зависимости от содержания углерода чугуны делятся на

доэвтектические (2,14—4,3 % углерода),
эвтектические (4,3 %),
заэвтектические (4,3—6,67 %).

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне, обусловливающего вид излома, различают

белые (весь углерод находится в виде цементита, излом светлый, применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путём отжига),
серые (чугуны с содержанием кремния 1,2—3,5 % и примесей Mn, P, S, большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы, излом имеет серый цвет),
половинчатые (отбелённые) чугуны[9][25].

В зависимости от формы графитовых включений выделяют чугуны

с пластинчатым графитом (как правило, не подвергается легированию[26]),
с шаровидным графитом (высокопрочные),
с вермикулярным графитом,
с хлопьевидным графитом[9][27].

В зависимости от состава и структуры металлической основы выделяют

перлитные,
ферритные,
перлитно-ферритные,
аустенитные,
бейнитные и
мартенситные чугуны[9].

По назначению чугуны делятся на

конструкционные и
специальные[9].

По химическому составу чугуны делятся на

легированные и
нелегированные[9].

Маркировка[править | править код]

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

передельный чугун — П1, П2;
передельный чугун для отливок (передельно-литейный) — ПЛ1, ПЛ2;
передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3;
передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм).

Антифрикционный чугун:

антифрикционный серый — АЧС;
антифрикционный высокопрочный — АЧВ;
антифрикционный ковкий — АЧК;
чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение (%);
чугун легированный со специальными свойствами — Ч.

Ковкий чугун маркируется двумя буквами и двумя числами, например КЧ 37-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число — предел прочности на разрыв (в десятках мегапаскалей), второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Объёмы производства[править | править код]

В 1892 году Германия производила 4,9 миллиона тонн чугуна, против 6,8 в Англии, а в 1912 году уже 17,6 против 9,0[28]

Мировое производство чугуна в 2009 году составило 898,261 млн тонн, что на 3,2 % ниже, чем в 2008 году (927,123 млн т)[29]. Первая десятка стран-производителей чугуна выглядела следующим образом:

Место в 2009 году	Страна	Производство чугуна, млн тонн
1	Китай	543,748
2	Япония	66,943
3	Россия	43,945
4	Индия	29,646
5	Южная Корея	27,278
6	Украина	25,676
7	Бразилия	25,267
8	Германия	20,154
9	США	18,936
10	Франция	8,105

За четыре месяца 2010 года мировой выпуск чугуна составил 346,15 млн тонн. Этот результат на 28,51 % больше по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.[30]

Галерея[править | править код]

Изделия из чугуна
Чугунная лестница
Чугунный угольный утюг

Чугунные мосты
Упавший мост через Тэй с севера (1880)

В культуре и искусстве[править | править код]

В повести Булгарина Правдоподобные небылицы (1824) описаны чугунные желоба для ездовых машин и чугунные дома.
Чугун — Научно-популярный фильм, производство Свердловская киностудия.
Дети чугунных богов (1993) — кинофильм.
Чугунный скороход (1996) — музыкальная группа.

Примечания[править | править код]

↑ 1 2 Вегман и др., 2004, с. 41.
↑ Начало чугунолитейного производства
↑ Карабасов и др., 2012, с. 54.
↑ Вегман и др., 2004, с. 39.
↑ Китайские монеты
↑ Археологи нашли на Куликовом поле золотоордынский котел 14 века
↑ Терехова Н. Н. Технология чугунолитейного производства у древних монголов
↑ Из чего отливают колокола
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Чугун / Мильман Б. С., Ковалевич Е. В., Соленков В. Т. // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 248—249. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).
↑ 1 2 Коротич, 2000, с. 178.
↑ История огнестрельного оружия с древнейших времён до 20 века
↑ Артиллерийское орудие (история изобретения)
↑ Про царскую артиллерию и литьё пушек
↑ Вегман и др., 2004, с. 40.
↑ История паровоза
↑ Чугунок для русской печи
↑ Вегман и др., 2004, с. 51—52.
↑ Вегман и др., 2004, с. 53.
↑ Карабасов и др., 2011, с. 138—140, 144—153.
↑ Л. Г. Бескровный. Армия и флот в XVIII веке.. — М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1958. — С. 361. — 662 с.
↑ Доменная революция
↑ Викторианский и георгианский стиль и каминное оформление (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 октября 2017. Архивировано 15 октября 2017 года.
↑ А. Н. Граблёв. Машины и технология литейного производства. — М.: МГИУ, 2010. — С. 14. — 228 с. — ISBN 978-5-2760-1857-7.
↑ Подземный Лондон: Водопровод и канализация
↑ Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245, 253.
↑ Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 246.
↑ Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245.
↑ Ленин. Империализм, как высшая стадия капитализма, гл. 7.
↑ Мировое производство чугуна за 2009 год снизилось на 3,2 % (недоступная ссылка)
↑ В мире растет производство чугуна.

Литература[править | править код]

Карабасов Ю. С., Черноусов П. И., Коротченко Н. А., Голубев О. В. Металлургия и время: Энциклопедия. — М.: Издательский Дом МИСиС, 2011. — Т. 2. Фундамент индустриальной цивилизации. Возрождение и Новое время. — 216 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-87623-537-4.
Карабасов Ю. С., Черноусов П. И., Коротченко Н. А., Голубев О. В. Металлургия и время: Энциклопедия. — М.: Издательский Дом МИСиС, 2012. — Т. 4. Русский вклад. — 232 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-87623-539-8.
Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990. — 528 с.
Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев и др. Металлургия чугуна: Учебник для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. — З-е издание, переработанное и дополненное. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — 774 с. — 2000 экз. — ISBN 5-94628-120-8.
Physics and chemistry of solid state, № 4, 2014, vol. 15.
Коротич В. И., Набойченко С. С., Сотников А. И., Грачев С. В., Фурман Е. Л., Ляшков В. Б. Начала металлургии: Учебник для вузов / под ред. В. И. Коротича. — Екатеринбург: УГТУ, 2000. — 392 с. — ISBN 5-230-06611-3.
Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение: Справочное издание = Metallurgie und Werkstofftechnil: ein Wissensspeicher / Пер. с нем. Б. И. Левина и Г. М. Ашмарина под ред. П. И. Полухина, М. Л. Бернштейна. — М.: Металлургия, 1982. — 480 с. — 16 000 экз.

Источник

Промышленное значение имеет чугун с содержанием углерода от 2 до 4,3 % •

Углерод, являющийся важной составляющей, может находиться в чугуне в двух состояниях: в связанном с железом в виде цементита, в свободном в виде пластинчатого графита.

В чугуне содержатся также постоянные примеси кремния, марганца, серы и фосфора.

Кремний увеличивает жидкотекучесть, способствует разложению цементита (с выделением углерода в виде графита) и получению серого чугуна. В белом чугуне кремния содержится не более 2 %, а в сером от 1 до 4 %.

Марганец препятствует графитизации, образуя с углеродом карбиды Мп3С, способствует получению белого чугуна. Поэтому в белых чугунах марганца содержится от 1 до 3 %, а в серых не более 1,3 %

Сера является вредной примесью. Она понижает прочность, увеличивает хрупкость, ухудшает литейные свойства чугуна, так как придает ему пузырчатость и густотекучесть. Повышенное содержание серы вызывает красноломкость. Сера переходит в чугун в основном из топлива и в небольших количествах из руды. В чугуне серы должно быть не более 0,08%.

Фосфор понижает прочность и увеличивает хрупкость чугуна. Повышенное содержание фосфора вызывает хладноломкость металла. Содержание фосфора в чугунах, предназначенных для изготовления ответственных отливок, должно быть не более 0,2%. Одновременно фосфор улучшает литейные свойства чугуна, так как уменьшает усадку и увеличивает жидкотекучесть металла, а следовательно, способствует лучшему заполнению формы. Это позволяет получить из чугуна с повышенным содержанием фосфора тонкие отливки с чистой и гладкой поверхностью, что очень важно для художественного литья.

Белый и серый чугуны

Выплавленный в доменных печах чугун в зависимости от вида содержащегося углерода делится на белый , (передельный) и серый (литейный). Белым {передельным) называется чугун, в котором углерод находится в виде цементита, он имеет в изломе белый цвет (поэтому его называют белым), обладает высокой твердостью и хрупкостью, не поддается механической обработке. Серым, (литейным) называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинчатого графита, он имеет в изломе серый цвет (поэтому его называют серым), обладает меньшей твердостью и хрупкостью, чем белый чугун, поддается механической обработке.

Белый чугун составляет около 80 % всех выплавляемых чугунов и идет в основном для переделки в сталь. По назначению он делится на три класса: мартеновский, предназначается для переделки в сталь в мартеновских печах, бессемеровский— для переделки в сталь в бессемеровских конвертерах, томасовский переплавляют в сталь в томасовских конвертерах.

Серый чугун хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, нечувствителен к поверхностным дефектам и удовлетворительно сопротивляется усталостному разрушению, но из-за низкой пластичности и ударной вязкости его использование в качестве конструкционного материала ограничено.

В соответствии с ГОСТ 1412—79 различают следующие марки серого чугуна: СЧ00, СЧ12-28, СЧ15-32, СЧ18-36, СЧ21-40, СЧ24-44, СЧ28-48, СЧ32-52, СЧ36-56, СЧ40-60, СЧ44-64.

Буквы в марке обозначают серый чугун, две первые цифры—-предел прочности на растяжение (кгс/мм2), две последние цифры — предел прочности при изгибе (кгс/мм2). В марке СЧ00 показатели прочности и твердости не определяются.

Механические свойства серого чугуна приведены в табл.12.

Все серые чугуны по содержанию фосфора делятся на гематитовые, обыкновенные и фосфористые.

Гематитовые чугуны выплавляются из чистых гематитовых руд, содержащих незначительное количество вредных примесей. Они содержат не более 0,1 % фосфора и применяются для ответственного литья.

Обыкновенные чугуны содержат до 0,3% фосфора и используются для менее ответственного литья, чем гематитовые.

Фосфористые чугуны содержат до 1,2% фосфора и применяются для литья, требующего тонкой, чистой и гладкой поверхности.

В судостроении из серого чугуна изготовляют гребные винты, дейдвудные трубы, детали арматуры, кнехты, киповые планки, роульсы и т. п.

Разновидностью серого чугуна является ковкий чугун. Это условное название более мягкого и вязкого чугуна, чем серый, получаемого из белого чугуна в результате длительного отжига. Ковкий чугун, как и другие чугуны, не куется. Существуют следующие марки ковкого чугуна по ГОСТ 1215—79: КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3 и КЧ63-2.

Буквы в марке означают сокращенное название ковкий чугун, две первые цифры — предел прочности на растяжение (кгс/мм2), одна или две последние цифры — относительное удлинение (%).

Ковкий чугун обладает хорошими механическими свойствами и высокой стойкостью к коррозии. В судостроении из него изготовляют малонапряженные детали судового оборудования, дельные вещи и арматуру (детали клапанов и задвижек, иллюминаторы, дверные ручки и т. п.).

Модифицированный чугун получают путем введения в жидкий серый чугун перед разливкой специальных элементов, называемых модификаторами, например алюминия, кремния, кальция и др. Они увеличивают количество центров кристаллизации и, следовательно, измельчают графит. . Поэтому модифицированный чугун имеет повышенную прочность, лучшую стойкость против образования трещин и меньшую . хрупкость, чем обычные серые. Все высшие марки серого чугуна, начиная с СЧ28-48, получают методом модифицирования.

Высокопрочным называется серый чугун, содержащий шаровидный графит. Его получают введением в серый чугун магния, церия и висмута. Добавка их в расплавленный серый чугун, содержащий пластинчатый графит, превращает его в шаровидный. Высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства, чем обычный серый, модифицированный и ковкий чугуны, а также среднеуглеродистая сталь (табл. 13). В настоящее время выплавляют следующие марки высокопрочного чугуна по ГОСТ 7293—79: ВЧ38-17, ВЧ42-12, ВЧ45-5, ВЧ50-2, ВЧ60-2, ВЧ70-3, ВЧ80-3, ВЧ100-4 и ВЧ120-4.

Буквы обозначают высокопрочный чугун, первые две цифры— предел прочности на растяжение (кгс/мм2), последние одна или две цифры — относительное удлинение (%).

В судостроении высокопрочные чугуны широко применяют вместо ковкого чугуна и среднеуглеродистой стали. Из них изготовляют различные судовые устройства, механизмы, дельные вещи и т. д. Наиболее распространен магниевый чугун, обладающий высокими механическими свойствами, что позволяет использовать его вместо ковкого чугуна при изготовлении ответственных деталей машин: коленчатых валов, картеров, шатунов и т. п., а также грузовых, зачистных, обогревающих и охлаждающих трубопроводов, дейдвудных труб, винтов регулируемого шага (ВРШ) и т. п.

Легированные чугуны

Легированными называются чугуны, в которые введены легирующие (облагораживающие) примеси, например хром, ванадий, молибден, никель, титан и др.

Легирующие элементы повышают прочность, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость и другие механические, технологические и химические свойства чугунов.

Все легированные чугуны в зависимости от суммарного содержания легирующих элементов делятся на низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).

Разновидности легированных чугунов имеют разные марки. Входящие в марку легирующие элементы обозначают буквами: Н—никель, X — хром, М — молибден, Т — титан, К — кобальт, В — вольфрам, Б — ниобий, Г — марганец, С — кремний, Ф — ванадий, Ю — алюминий, Д — медь. Цифры, стоящие после букв, указывают среднее содержание легирующих элементов в процентах. Если цифры нет, то данного легирующего элемента содержится около 1 %. Например, марка ЧН15Д7Х означает, что это высоколегированный чугун, в котором содержится никеля—15%, меди — 7% и хрома — около 1 %.

Изготовление легированных чугунов, обладающих целым рядом ценных свойств, относительно недорого, и поэтому область их применения непрерывно расширяется.

В зависимости от свойств легированные чугуны делятся на износостойкие, коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаростойкие и др.

Износостойкими называются чугуны, обладающие высоким сопротивлением износу (истиранию), которое возникает при трении поверхностей, находящихся под нагрузкой. К износостойким чугунам относятся антифрикционные и фрикционные чугуны.

Антифрикционными называются износостойкие чугуны, обладающие низким коэффициентом трения. Из них изготовляют детали, работающие в условиях трения скольжения: подшипники скольжения и их вкладыши, грундбуксы, сальники и другие подобные детали.

Антифрикционные чугуны имеют марки по ГОСТ 1585—79: АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3, АЧС-4, АЧС-5, АЧС-6, АЧК-1, АЧК-2, АЧВ-1, АЧВ-2 и др.

Буквы АЧ означают антифрикционный чугун, а буквы С, К и В — базовый чугун (серый, ковкий и высокопрочный), на основе которого он получен. Цифра — условный номер.

Кроме перечисленных марок применяют специальный антифрикционный пористый чугун марки АПЧ, получаемый введением в расплавленный чугун при его выплавке свинца, фосфора и углекислого калия (поташа). В результате затвердевший чугун становится пористым, что улучшает его антифрикционные свойства.

В качестве антифрикционных чугунов применяют также медистый чугун марок ЧМ-1,3, ЧМ-1,8 и др., в которых цифра указывает на содержание меди в процентах. Эти чугуны имеют хорошие антифрикционные свойства и выдерживают большие нагрузки.

Фрикционными называются износостойкие чугуны, имеющие высокий коэффициент трения. Из них делают тормозные устройства различных механизмов:

Все большее распространение в судостроении получают коррозионнно-стойкие чугуны (ГОСТ 11849—76), так как даже обычные чугуны обладают более высокой коррозионной стойкостью в атмосфере и морской воде, чем углеродистые стали. Вводя в чугун более 12 % хрома и снижая содержание углерода, получают нержавеющий чугун. Высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, стойкостью к кавитации и износу в пароводяных средах обладают коррози-онно-стойкие чугуны марок ЧНХТ,ЧН1ХМД, ЧН15Д7Х2 и др.

Жаростойкими называются чугуны, стойкие против окисления и сохраняющие механические свойства при высоких температурах нагрева (свыше 750 К).

Многие высоколегированные жаростойкие чугуны являются одновременно и коррозионно-стойкими. Детали, работающие при высокой температуре нагрева без больших нагрузок, выгоднее изготовлять из жаростойких чугунов, чем из жаростойких сталей, так как стоимость их получения меньше.

В марках жаростойких чугунов (ГОСТ 7769—75) буквы ЖЧ обозначают жаростойкий чугун, последующие буквы обозначают легирующие элементы, а цифры.—среднее содержание легирующих элементов в процентах. Например, ЖЧНДХ-15-7-2 — это жаростойкий чугун, содержит никеля 15%, меди 7% и хрома 2 %, а остальное железо, углерод и другие примеси.

Существуют жаростойкие алюминиевые чугуны — чугаль и пирофераль. Они содержат большое количество алюминия и модифицированы магнием для получения шаровидного графита, коррозионно-стойки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется чугуном?

2. Какое влияние на свойства чугуна оказывают углерод, кремний, марганец, сера и фосфор?

3. Почему чугун для художественного литья должен иметь повышенное содержание фосфора?

4. Как делятся белые (передельные) чугуны и где их применяют?

5. Как делятся серые чугуны и где их применяют?

6. Почему одна из разновидностей серого чугуна получила название «ковкий чугун»?

7. Какими особыми свойствами обладают легированные чугуны?

Задание

Расшифруйте марки: СЧ32-52, КЧ50-4, ВЧ45-5, АЧС-2, АЧВ-1, АЧК-1, ЧМ-1,3, АПЧ, ЧН15Д7Х2, ЖЧС-5,5. Укажите области применения этих чу-гунов.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Источник