Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
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
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика