Все, что вам нужно знать о чугуне

В этой статье вы узнаете об определении, применении, свойствах, составе и типах чугуна. Вы также познакомитесь с преимуществами и недостатками чугуна.

Что такое чугун?

Чугун это группа углеродных сплавов, которые содержат от 2 до 4% углерода и различное количество кремнезема и марганца. Он также содержит примеси, такие как фосфор и сера. Он производится путем восстановления железной руды в доменной печи, а его основным материалом является чугун, полученный из расплавленной железной руды в печи. Это железо производится непосредственно из расплавленного чугуна или путем переплавки чугуна, часто вместе со значительными количествами железа, известняка, стали или кокса.

Его можно плавить в доменных печах особого типа, называемых вагранками, но чаще его плавят в электрических индукционных печах или электродуговых печах.

Подробнее: Свойства и состав чугуна

Как упоминалось ранее, чугун получают из чугуна, известняка и кокса. Процесс его изготовления происходит в вагранке путем переплавки этих трех материалов. Вагранка более или менее похожа на доменную печь. Он имеет цилиндрическую форму и имеет диаметр около 1 м и высоту около 5 м. Материалы высыпаются из верхней части печи, а затем нагреваются. В этот момент примеси чугуна удаляются до некоторой степени путем окисления, в результате которого образуется расплавленный чугун. Затем шлак удаляют с верхней части расплавленного чугуна через равные промежутки времени. Затем расплавленное железо заливают в форму, чтобы сформировать требуемые формы.

Применение чугуна

Применение чугуна широко распространено в инженерном мире, например, в машиностроении, на стройплощадке, в столярной мастерской и т. д. Ниже поясняется применение чугуна.

Одним из его применений является декоративное литье, такое как ворота, фонарный столб, кронштейн, железная колонна для небольшого покрытия.

Используется для элемента сжатия

Его применение включает производство цистерн, водопроводных и газовых труб, канализационных труб, сантехнического оборудования и крышек люков. и

Чугун используется для изготовления рельсовых цепей, вагонных колес и т. д.

Подробнее: Что такое кованое железо

Общие области применения чугуна включают:

• Серый чугун способен сопротивляться износу, поэтому из него изготавливают блоки двигателей и головки цилиндров, коллекторы, заготовки редукторов газовых горелок, корпуса и кожухи.
• белый чугун является хрупким материалом из-за процесса охлаждения, используемого при его производстве. Вот почему белый чугун используется в устройствах, требующих износостойкости и износостойкости, таких как сопла для дробеструйной очистки, футеровка мельниц, железнодорожные тормозные колодки, валки прокатных станов, корпуса шламовых насосов и дробилки.
• Сфера применения ковкого чугуна настолько обширна, что его можно разделить на разные марки. Материал легко поддается механической обработке, обладает хорошей усталостью и пределом текучести, а также хорошей износостойкостью. он используется для изготовления поворотных кулаков, коленчатых валов, высоконагруженных шестерен, компонентов автомобильной подвески, гидравлических компонентов и автомобильных дверных петель.
• Наконец, ковкое железо тоже бывает разных марок. он способен удерживать и хранить смазочные материалы, неабразивные частицы износа и пористую поверхность, которая улавливает другие абразивные частицы. По этой причине ковкий чугун используется для изготовления поверхностей подшипников, цепей, звездочек, шатунов, компонентов трансмиссии и осей, а также железнодорожного подвижного состава, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации.

Механические свойства чугуна

Ниже приведены механические свойства чугуна:

Твердость – устойчивость материала к истиранию и вдавливанию

Прочность – способность материала поглощать энергию

Пластичность – способность материала деформироваться без разрушения

Эластичность – способность материала возвращаться к исходным размерам после деформации

Податливость – способность материала деформироваться при сжатии без разрыва

Прочность на растяжение – наибольшее продольное напряжение, которое материал может выдержать без разрыва

Усталостная прочность – максимальное напряжение, которое материал может выдержать за заданное количество циклов без разрушения.

Другие легирующие элементы добавляются для получения:

• Марганец :Повышает устойчивость к износу и истиранию.
• Хром :Повышает прокаливаемость, износостойкость, коррозионную стойкость и стойкость к окислению.
• Никель :повышает прочность на разрыв.
• Вольфрам :увеличивает твердость и прочность в горячем состоянии.
• Молибден :повышает прокаливаемость.
• Ванадий :Повышает прокаливаемость и твердость в горячем состоянии.
• Кремний :Повышает прокаливаемость и удельное электрическое сопротивление.
• Алюминий :Работает как раскислитель в стали.
• Титан :Работает как раскислитель в стали.
• Ниобий :снижает прокаливаемость и повышает пластичность, что приводит к повышению ударной вязкости.
• Кобальт :снижает прокаливаемость и препятствует размягчению при повышенных температурах.

Типы чугуна

Ниже представлены различные типы чугуна:

Серое железо:

Эти типы чугуна имеют сероватый вид из-за их графитовой микроструктуры, которая приводит к нарушению цвета. Он имеет меньшую прочность на растяжение и сопротивление, чем сталь, а его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью. Они основаны на размере и форме чешуек графита, присутствующих в микроструктуре чугуна.

Белое железо:

белый чугун показывает белые фракционированные поверхности, потому что он содержит карбид железа, который называется «цементит». Благодаря низкому содержанию кремния и более высокой скорости охлаждения. Углерод в белом чугуне выпадает в осадок и позволяет ему плавиться в виде цементита метастабильной фазы fe3c, а не графита. Цементит выпадает из расплава в виде относительно крупных частиц. По мере того, как карбид железа выпадает в осадок, он забирает углерод из исходного расплава, приближая смесь к той, которая ближе к эвтектике, а оставшаяся фаза представляет собой низший железо-углеродный аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит).

Подробнее: Различные методы производства стали

Ковкое железо:

Производство ковкого чугуна начинается с белого литья, которое нагревается примерно до 950°C (1740°f), а затем охлаждается в течение дня или двух, углерод в карбиде железа затем превращается в графит и феррит плюс углерод. (аустенит). Медленный процесс позволяет поверхностному натяжению превращать графит в сфероидальные частицы, а не в чешуйки.

Вковкий чугун:

Эти типы чугуна также известны как чугун с шаровидным графитом или ковкий чугун. Он был разработан в 1948 году. В ковких типах чугуна графит имеет форму очень мелких узелков с графитом в виде концентрических слоев, образующих узелки. Свойства пластичного этого чугуна заключаются в том, что губчатая сталь с эффектом концентрации напряжений, который может быть произведена чешуйками графита - крошечные количества магния от 0,02 до 0,1% и только 0,02-0,4% церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост графитовых осадков за счет связывания. к краям графитовых плоскостей.

Подробнее: Различные виды стружки при резке металла

Преимущества и недостатки чугуна

Преимущества:

Ниже приведены преимущества чугуна в различных областях его применения:

• хорошие литейные свойства.
• доступно в больших количествах.
• низкая стоимость материала
• хорошая обрабатываемость серого чугуна.
• хорошая чувствительность.
• отличная износостойкость.
• постоянные механические свойства от 20 до 350 градусов Цельсия.
• высокая долговечность.
• сопротивление деформации.

Недостатки:

несмотря на хорошие преимущества этого материала, некоторые ограничения все же имеют место. Ниже приведены недостатки чугуна в различных областях его применения:

• плохая прочность на растяжение.
• склонен к ржавчине.
• материалы чувствительны к срезам из-за медленного охлаждения толстых срезов.
• высокая хрупкость
• белый чугун не поддается механической обработке.
• отсутствие предела текучести.

Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются определение, области применения, свойства, состав и типы чугуна. Вы также узнали преимущества и недостатки чугуна. Я надеюсь, что вы получили достаточно от этого поста, если да, пожалуйста, поделитесь с другими студентами. Спасибо за внимание, увидимся в следующий раз!