Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
20.01.2023
315
Время чтения: 6 минут

Назначение чугуна: сферы применения и виды материала

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Где он востребован? Назначение чугуна зависит от его характеристик, но в целом данный материал используется в различных областях промышленности: от изготовления оборудования для нефтегазовой отрасли до создания оград и посуды.

Каким бывает? В зависимости от добавок меняются свойства чугуна и, соответственно, варианты его применения. Также примеси влияют на обрабатываемость материала, поэтому необходимо ознакомиться с маркировкой, прежде чем приступать к работе.

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Описание чугуна
  • Плюсы и минусы чугуна
  • Виды чугуна
  • Классификация белого и серого чугуна
  • Влияние примесей на характеристики чугуна
  • Назначение чугуна

Описание чугуна

К различным видам чугуна относят высокоуглеродистые сплавы на основе железа, точнее – сплавы железа с углеродом, который содержится в них в процентных долях свыше 2,14 % и представляет собой либо аллотропную модификацию – графит, либо карбид железа (цементит).

Описание чугуна

Уникальные свойства подобных сплавов обусловлены особенностями их выплавки. Различные типы чугуна, благодаря высокой углеродистости, плавятся в среднем при температуре около +1 200 °C, что на 300 градусов меньше температуры плавления стали. Дело в том, что связи между углеродом и железом на атомарном уровне не слишком прочные.

Атомы углерода не полностью встраиваются в кристаллическую структуру расплавленного железа, а значит, полученный при плавке чугун обладает высокой хрупкостью. Эта особенность не позволяет применять его для производства узлов и деталей, подвергающихся в ходе эксплуатации интенсивным нагрузкам, особенно – ударным.

Чугун относят к черным металлам. По многим характеристикам сплав сравним со стальным. Бытовые предметы, инструменты, детали механизмов – эти и еще огромное количество изделий из чугуна или стали постоянно окружают каждого из нас. Если сравнивать данные материалы, следует выделить следующие моменты:

  1. изделия из чугуна дешевле стальных;
  2. визуально эти материалы отличаются по цвету: поверхность чугуна темная и матовая, а стали – светлая и блестящая;
  3. чугун имеет меньшую, чем у стали температуру плавления, но значительно тяжелее поддается свариванию и ковке;
  4. чугун уступает стали в прочности;
  5. чугунные сплавы обладают меньшим удельным весом, чем стальные;
  6. чугун отличается от стали более высокой углеродистостью.

Плюсы и минусы чугуна

Чугунные сплавы в качестве материалов для автомобильной промышленности, станкостроения, тяжелого машиностроения и т. д. наряду с очевидными преимуществами имеют ряд недостатков.

Плюсы и минусы чугуна

К плюсам следует отнести следующие факторы:

  • экологичность;
  • хорошее сохранение тепла;
  • высокая теплоотдача;
  • устойчивость к колебаниям температуры и воздействию кислот и щелочи;
  • коррозионная стойкость;
  • прочность отдельных марок сравнима с долговечностью стальных сплавов;
  • стойкость к изнашиванию.

К недостаткам относятся:

  • хрупкость, требующая бережного обращения с деталями в ходе сборки;
  • большая масса деталей и узлов из чугунных сплавов;
  • ржавление при продолжительном воздействии влаги.

Основные направления, в которых работает российская черная металлургия – выплавка чугуна и стальных сплавов, а также производство металлопроката. Продукция востребована наиболее важными производственными сферами – машино- и станкостроением, строительной, химической, легкой промышленностью и другими.

Виды чугуна

Различные марки чугуна отличаются друг от друга процентными долями углерода и прочих добавок. В зависимости от формы входящего в состав чугунных сплавов углерода различают:

Белый чугун

В состав таких сплавов входит цементит или карбид железа, который придает металлу износостойкость и высокую твердость. Минусом этого материала является плохая обрабатываемость на металлорежущих станках. Говоря о назначении белого чугуна, следует упомянуть про изготовление деталей и узлов для автотранспорта и сельскохозяйственной техники. Из него производят шары для мельниц, приводные и опорные колеса.

Виды чугуна

Белый чугун по фазовому состоянию бывает:

  • доэвтектическим с содержанием углерода от 2,14 до 4,3 %;
  • эвтектическим – с углеродом от 4,3 %;
  • заэвтектическим – с содержанием углерода от 4,3 % до 6,67 %.

Остальные марки чугунных сплавов содержат углерод в форме графита.

Серый чугун

Включения углерода в структуре таких чугунных сплавов имеют пластинчатую форму. Также в их состав входят добавки:

  • кремния (до 0,8 %);
  • марганца (0,3 %) и др.

При изготовлении форм для литья такого металла, называемых кокилем, используют литейную землю или сталь. Основное назначение серого чугуна – производство узлов и деталей, эксплуатация которых не связана с ударными нагрузками. Речь идет о клиноременных передачах, чашках подшипников и т. п. Такой металл имеет маркировку СЧ 32-52, где первыми цифрами обозначают предел прочности на растяжение, а вторыми – на изгиб.

Ковкий чугун

Структура таких сплавов включает углерод в виде хлопьев, помимо которого в них содержатся кремний (до 1,4 %), марганец (1 %) и другие добавки. Сырьем для производства ковкого чугуна служит белый.

Для того чтобы получить ковкий чугун, заготовки необходимо прогреть и выдержать при нужной температуре определенное время. Технологи используют для этой процедуры термин «томление». В маркировке КЧ 45-6 первым числом обозначена прочность на растяжение, а вторым – удлинение в процентах.

Назначение ковкого чугуна достаточно разнообразно – это подходящий материал для тонкостенных отливок (толщиной от 3 до 5 мм), эксплуатация которых связана с динамическими и знакопеременными нагрузками.

Высокопрочный чугун

Включения углерода в структуре такого металла имеют форму шаров, которые формируются при модифицировании – введении магния. По характеристикам подобное соединение сравнимо с углеродистыми стальными сплавами. По литейным качествам этот чугун уступает только серому. Высокопрочные типы чугуна используют для изготовления поршней, коленвалов, компонентов тормозных систем и т. д.

Маркировка высокопрочного чугуна (ВЧ-45-5) содержит указание прочности на растяжение и удлинение в процентах.

Классификация белого и серого чугуна

Ниже приведена классификация белых и серых типов чугуна по их назначению. Эти сплавы бывают:

  • Антифрикционными. Из них изготавливают детали особо нагруженных узлов трения – корпусов подшипников, втулок, вкладышей, валов и т. п.
  • Износостойкими – предназначенными для производства насосов, дверок и колосников печей и других изделий, подвергающихся в ходе эксплуатации интенсивному воздействию внешних факторов.
  • Жаростойкими – из таких сплавов изготавливают детали, на которые при эксплуатации воздействует высокая температура (коксохимическое оборудование, газотурбинные двигатели и т. п.).
  • Коррозионностойкими – из таких сплавов изготавливают детали, в ходе эксплуатации подвергающиеся воздействию агрессивной среды. Чаще всего они применяются в химической или авиационной промышленности.
  • Жаропрочными, высокая стойкость которых как при обычной, так и при высокой температуре позволяет производить детали арматуры и котлов, промышленные колосники и т. д.

Влияние примесей на характеристики чугуна

Свойства и качество чугунных сплавов зависят от входящих в их состав компонентов:

  • Сера снижает тугоплавкость и текучесть.
  • Фосфор уменьшает прочность, но позволяет изготавливать детали сложной конфигурации.
  • Кремний положительно сказывается на литейных качествах, понижая температуру плавления. Благодаря этой добавке можно менять цвет сплава от белого до ферритного.
  • Марганец повышает прочность и твердость чугуна, но отрицательно сказывается на его литейных и технологических качествах.
  • Титан, алюминий, хром, никель и медь используют в качестве легирующих добавок, изменяя в нужную сторону те или иные параметры сплава.
Влияние примесей на характеристики чугуна

Чугун тяжело поддается сварке, что связано с особенностями его химического состава, структуры и механических свойств. Сварка заготовок из чугунных сплавов требует учета специфических свойств:

  1. жидкотекучести, которая позволяет формировать только горизонтальные швы;
  2. низкой пластичности, приводящей к образованию при нагреве и охлаждении заготовок зон внутреннего напряжения и растрескиванию;
  3. интенсивного выгорания углерода, вызывающего порообразование;
  4. окисления расплавленного чугуна с формированием тугоплавких окислов.

При помощи сварки обычно исправляют дефекты литья, ремонтируют изношенные или поврежденные детали и монтируют сварные конструкции.

Назначение чугуна

Полноценную замену чугунным сплавам найти очень сложно из-за их уникальных характеристик и физико-химических свойств. Немаловажной является и относительная дешевизна этих материалов. Назначение чугуна в современной промышленности очень разнообразно. Особенно хорошо он подходит для изготовления прочных деталей сложной конфигурации.

Чугун широко применяется:

  1. В автомобильной промышленности. Речь идет о чугуне с включениями вермикулярного графита. Из такого металла изготавливают коленвалы дизельных моторов и блоки цилиндров ДВС. Графит многократно повышает прочность сплава, делая его востребованным данной отраслью промышленности.
  2. При производстве сантехнического оборудования, где также широко используются чугунные сплавы с добавлением графита. Из чугуна изготавливают ванны, раковины, рукомойники, фитинги и многие другие изделия и детали, отличающиеся надежностью, не нуждающиеся в специальном уходе и долго сохраняющие свою эстетическую привлекательность.
  3. В нефтегазовой промышленности, где из него изготавливают сегменты нефте- и газопроводов. Применение чугунных сплавов в этой отрасли связано с их высокими эксплуатационными характеристиками – прочностью, надежностью, долговечностью, коррозионной и химической стойкостью.
  4. При производстве труб и радиаторов отопления, где эти материалы востребованы благодаря высокой теплоотдаче и теплонакоплению. Трубы из чугуна излучают тепло еще долгое время даже при выключенном отоплении – через час температура радиаторов снижается только на 2/3 (изделия из стали уступают по этому показателю чугунным почти в два раза).
  5. При производстве посуды. Благодаря пористости чугун хорошо впитывает жиры, что делает его идеальным материалом для казанов, сковородок и горшков, которые с годами становятся все более антипригарными. Пища, приготовленная в такой емкости, приобретает полезные свойства и при хранении не накапливает канцерогены.

Чугунные сплавы широко применяются для изготовления ограждений, решеток, винтовых лестниц, балконов, беседок, каминов, светильников, фонарей, художественных изделий и элементов декора.

Если более подробно разбирать назначение различных марок чугуна, получится толстая книга. Значение этих сплавов для современной промышленности и бытового использования велико. Чугун служит человечеству повсюду и играет важную роль в его развитии.

Читайте также
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Яндекс.Метрика