Какие виды чугуна существуют

Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль.

Чугун — многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой, снезначительным количеством водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от со­става проплавляемых руд.

В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида: передельный, иду­щий на передел в сталь; литейный, предназначенный для полу­чения отливок из чугуна в машиностроении; доменные ферро­сплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавиль­ном производстве.

Передельный чугун подразделяют на мартеновский, бессе­меровский, томасовский и высококачественный. В соответствии с существующим стандартом чугуны подразделяют на классы, марки, группы и категории.

Таблица 9.1 — Химический состав передельного коксового чугуна, %

Марка чугуна	Si	Мn, группа	Р, классы	S, категория
I	II	А	Б	В	Г	Д	I	II	III
не более	не более
Мартеновский
Ml	0,76—1,25	До 1,0	1,01—1,75	0,15	0,20	0,30	—	—	0,03	0,05	0,07
М2	До 0,75	>>1,0	1,01—1,75	0,15	0,20	0,30	—	—	0,03	0,05	0,07
Бессемеровский
Б1	1,26—1,75	0,6 —1,20	0,07	—	—	—	—	—	0,04	—
Б2	0,70—1,25	0,50—0,80	0,07	—	—	—	—	—	0,06	—
Томасовский
Т	0,20—0,60	0,80—1,30	1,60—2,00	—	—	—	—	—	0,08	—
Высококачественный
ПВК1	1,26—1,75	До 1,0	1,01—1,75	0,02	0,025	0,030	0,045	0,060	0,015	0,020	0,025
ПВК2	0,76—1,25	>>1,0	1,01—1,75	0,02	0,025	0,030	0,045	0,060	0,015	0,020	0,025
ПВКЗ	До 0,75	>>1,0	1,01—1,75	0,02	0,025	0,030	0,045	0,060	0,015	0,020	0,025

Серый чугун | Матвед 7

Передельный чугун по­требители используют в жидком виде.

Мартеновский чугун предназначен для передела в сталь в мартеновских печах. По содержанию кремния он делится на марки Ml и М2, по содержанию марганца — на группы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—В и по содержанию серы — на категории I—III.

Классификация и маркировка чугуна

По содержанию кремния бессемеровский чугун подразде­ляют на марки Б1 и Б2, которые в свою очередь в зависимости от содержания марганца делятся на группы I и II. На классы и категории по содержанию фосфора и серы бессемеровский чугун не подразделяют.

В последнее время все большее развитие получает выплавка стали в кислородных конвертерах с основной футеровкой. Со­став чугуна для этого процесса незначительно отличается от мартеновского. Наиболее качественным считается чугун, содер­жащий не более 0,6% Si.

Томасовский чугун пере­делывают в сталь в конвер­терах с основной футеров­кой. В этом процессе фос­фор является полезной при­месью, обеспечивая томасов­ский процесс теплом при вы­горании. Передел фосфори­стых чугунов из керченских руд осуществляют в спе­циальных мартеновских пе­чах с основной футеровкой. Высококачественный чу­гун по содержанию кремния подразделяют на марки ПВК1 (передельный высоко­качественный коксовый), ПВК2 и ПВКЗ, каждая из которых по содержанию марганца делится на груп­пы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—Д и по содержанию серы—на категории I, II и III.

Литейный чугун после вы­пуска из доменной печи раз­ливают в чушки массой 45 кг и направляют на машиностроительные заводы, где для отливки дета­лей машин его вторично подвергают расплавлению в специаль­ных печах — вагранках.

Литейный чугун в зависимости от содержания кремния под­разделяют на шесть марок ЛКО, (литейный коксовый) ЛК1— ЛК5. Каждую марку по содержанию марганца и серы делят соответственно на три группы и три категории, а по содержа­нию фосфора — на четыре класса: А — малофосфористый, Б — обычный, В и Г — фосфористый.

Таблица 9.2 — Химический состав литейного коксового чугуна, %

Марка чугуна	C	Si	Мn, группа	Р, класс	S, категория
I	II	III	А	Б	В	Г	I	II	III
не более
ЛК0	3,5-4,0	3,26-3,75	До0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,02	0,03	0,04
ЛК1	3,6-4,1	2 76-3,25	» 0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,02	0,03	0,04
ЛК2	3,7-4,2	2,26-2,75	» 0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,03	0,04	0,05
ЛК3	3,8-4,3	1,76-2,25	» 0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,03	0,04	0,05
ЛК4	3,9-4,4	1,26-1,75	» 0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,04	0,05	0,06
ЛК5	4,0-4,5	0,75-1,25	» 0,5	0,51-0,90	0,91-1,30	0,1	0,11-0,30	0,31-0,70	0,71-1,20	0,05	0,06	0,07

Фосфор сообщает металлу хрупкость, поэтому ответственные детали отливаются из малофосфористого чугуна. В тех случаях, когда от изделий не требуется высокой прочности, для литья ис­пользуют фосфористый чугун, характеризующийся высокой жидкотекучестью и хорошей заполняемостью литейной формы.

К доменным ферросплавам относятся ферромарганец, зер­кальный чугун и ферросилиций.

Доменный ферромарганец по содержанию марганца в сплаве подразделяют на две марки Мн5 и Мн6, а по содержанию фо­сфора — на два класса. Зеркальный чугун по содержанию мар­ганца долят на марки 341, 342 и 343. Ферросилиций по содер­жанию кремнии классифицируют на две марки.

Таблица 9.3 — Химический состав доменных ферросплавов, %

Марка ферросплава и класс по фосфору	Si	Мn	Р	S
не более
Ферромарганец доменный
Класс А: Мн5 Мн6 Класс Б: Мн5 Мн6	Не более 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0	75,1 и более 70—75 75,1 и более 70—75	0,35 0,35 0,45 0,45	0,03 0,03 0,03 0,03
Чугун зеркальный
ЗЧ1 ЗЧ2 ЗЧ3	Не более 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0	20,1—25,0 15,1—20,0 10,0—15,0	0,22 0,20 0,18	0,03 0,03 0,03
Ферросилиций доменный
Си 15 Си 10	13,1 и более 9,0—13,0	Не более 3,0 3,0	0,20 0,20	0,04 0,04

В доменных печах иногда выплавляют феррохром и феррофосфор.

В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сокращается вследствие неэкономичности передела. Более вы­годно производить ферросплавы в электрометаллургических аг­регатах— ферросплавных электропечах.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

Классификация чугунов для отливки

Классификация чугунов

Лучший метод классификации чугуна — по металлографической структуре. Необходимо учитывать четыре переменных, которые приводят к различным типам чугунов:

Вышеуказанные переменные контролируют состояние углерода, а также его физическую форму. Углерод может быть объединен в виде карбида железа в цементите или может существовать в виде свободного углерода в графите. Форма и распределение свободных углеродных частиц будут сильно влиять на физические свойства чугуна. Производство чугуна является востребованным процессом среди многих владельцев крупных предприятий и небольших организаций.

Виды чугунов

• В этом типе чугунов весь углерод находится в комбинированной форме в виде цементита.

• В этом типе чугунов большая часть или весь углерод не соединен в форме неправильных круглых частиц, известных как темперированный углерод. Его получают термической обработкой белого чугуна.

• В этом типе чугунов большая часть углерода или весь углерод не соединены в виде чешуек графита.

• В этом типе чугуна слой белого чугуна на поверхности сочетается с внутренним слоем из серого чугуна.

• Благодаря добавкам специальных сплавов в этом типе чугунов углерод в значительной степени не сочетается в виде компактных сфероидов. Эта структура отличается от ковкого чугуна тем, что она получается непосредственно в результате затвердевания, а круглые частицы углерода имеют более правильную форму.

• В этом типе чугунов свойства или структура любого из перечисленных выше типов изменяются путем добавления легирующих элементов.

Литые чугуны

Легированный чугун — это такой чугун, который содержит специально добавленный элемент или элементы в количестве, достаточном для получения измеримого изменения физических или механических свойств.

В чугун добавляются легирующие элементы для обеспечения особых свойств, таких как устойчивость к коррозии, нагреву или износу, а также для улучшения механических свойств.

Высоколегированные белые чугуны

Наиболее распространенными легирующими элементами являются никель, хром, молибден и медь. Для различных промышленных применений, требующих стойкости к износу, коррозии и нагреву, широко используются два типа легированных чугунов: высоколегированные белые чугуны и чугуны. Информация об обеих этих разновидностях приведена в следующих разделах.

Источник: yalmz.ru

Разновидности чугуна

Получение серого чугуна осуществляется в домне. Исходным материалом является руда. Формирования структуры серого сплава осуществляется только в условиях низких скоростей охлаждения. По своей форме углерод, который состоит в чугуне, напоминает пластинчатый графит. Именно поэтому излом характеризуется серым цветом.

Особенности маркировки

Для маркировки серого чугуна используются буквы СЧ и цифры. Последние из них указывают на то, какой предел прочности имеет материал в период растяжения. Данный материал характеризуется универсальными литейными свойствами – малой усадкой и высокой жидкотекучестью.

Применение

Для материала характерно наличие высокой способности к рассеиванию вибрационных колебаний в условиях переменных нагрузок. Металл характеризуется высокой циклической вязкостью. Именно поэтому из данного материала изготавливают прокатные станки, станины станков. Также из серого сплава производится изготовление маховиков, шкивов, корпусов, поршневых колец и т.д.

Характеристики высокопрочного чугуна

Высокопрочный чугун характеризуется наличием графитовых включений шаровидной формы. Получение этих включений обеспечивается благодаря модифицированию магнием серого чугуна. Благодаря шаровидной форме графита, создание резкой концентрации напряжений не происходит. Именно поэтому данный материал характеризуется высоким уровнем прочности в период растяжения и изгиба.

Высокопрочный чугун характеризуется наличием маркировки ВЧ и цифрами, которые указывают на прочность данного материала. Данный металл характеризуется высокой жидкотекучестью, а также небольшой усадкой.

Если сравнивать свойства чугуна и стали, то они очень похожи между собой. Поэтому из данного материала осуществляется производство деталей турбин, коленчатых валов двигателей для таких транспортных средств, как тракторы и автомобили, звездочек, изложниц, шестерней.

Высокопрочный чугун модифицируется следующим способом: расплав сплава смешивается со специальными добавками – модификаторами, которые берутся в небольшом количестве. Это приводит к тому, что пластины графита измельчаются, и получается графит, необходимой формы. Модифицирование приводит к улучшению механических свойств сплава: возрастание вязкости, прочности и пластичности.

Характеристики чугуна, в состав которого входит вермикулярный графит

В состав данных чугунов входит графит, который имеет вермикулярную форму, а также шаровидный графит (не более сорока процентов). Для того чтобы получить чугун, в состав которого входит вермикулярный графит, его модифицируют, используя церий и магний.

Чугун имеет маркировку буквами ЧВГ, а также цифрами, которые указывают на прочность данного материала. ЧВГ характеризуется малой усадкой, также для него присуща хорошая жидкотекучесть.

Чугун, в состав которого входит вермикулярный графит, если делать оценку его механических свойств, находится между такими материалами, как высокопрочный и серый чугун. Данный материал обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет использовать их в средах, которые характеризуются резким перепадом температуры. ЧВГ широко применяется при производстве деталей, работающих при резких перепадах температуры.

Характеристики белого чугуна

Белый чугун является универсальным материалом, производство которого осуществляется в доменной печи с применением руд. Для формирования структуры данного материала необходимо обеспечить высокую скорость охлаждения. Белый чугун характеризуется наличием в своем составе углерода, который образует цементит (Fe3C) с высоким уровнем твердости. Белый чугун невозможно подвергнуть механической обработке. Однако из него можно получить ковкий чугун или подвергнуть его легированию и значительно увеличить его износостойкость.

Характеристики ковкого чугуна

Несмотря на название, ковкий чугун не поддается ковке. Данный материал характеризуется более высоким уровнем пластичности, чем белый чугун. Ковкий чугун характеризуется хлопьевидной формой графитовых включений. Исходным материалом для производства является белый чугун.

Чтобы получить ковкий чугун, необходимо нагреть белый до 1000 градусов Цельсия и выдержать 17 – 80 часов при данной температуре, после чего осуществляется медленное охлаждение до нормальных температур. Благодаря изолированной хлопьевидной форме графита обеспечивается высокий уровень прочности и пластичности данного материала.

Для маркировки ковкого чугуна используются буквы КЧ и цифры, которые обозначают прочность материала на растяжение. КЧ обладает максимально низкой жидкотекучестью и большой усадкой.

Если делать оценку механических свойств КЧ, то он занимает промежуточную позицию между сталью и серым чугуном. Ковкий чугун широко применяется для производства литых деталей, работа которых осуществляется в условиях небольших ударных нагрузок – рычагов, педалей. Также данный материал широко применяется при изготовлении трубопроводной арматуры.

2. Особенности легированных чугунов

Легированный чугун получается путём введения в состав обычного чугуна легированных компонентов, таких как кремний, хром, алюминий и другие. С помощью легирования чугун получает особые свойства. Легированные чугуны по своим особенностям могут быть:

• Износостойкими;
• Жаростойкими;
• Антифрикционными;
• Жаропрочными.

Маркировка легированных чугунов осуществляется в соответствии с типом стали: Ч является жаропрочным чугуном, ИЧ – износостойким чугуном, АЧ – антифрикционным чугуном, ЖЧ – жаростойким чугуном. После этого могут идти буквы, которые указывают на легирующие элементы. После букв идут цифры, которые рассказывают о примерном содержании легирующих элементов в процентном соотношении. При отсутствии цифры можно судить о наличии примерно одного процента легирующего элемента.

Характеристики износостойкого чугуна

Износостойкость – такое свойство материала, которое позволяет сопротивляться изнашиванию при трении. Для того чтобы обеспечить чугун этим свойством, в белый чугун добавляют хром, никель, титан, вольфрам и молибден.

Для маркировки износостойкого сплава применяют буквы ИЧ и цифры, указывающие на процентное количество легирующих элементов в них.

Износостойкий чугун характеризуется высоким уровнем стойкости к абразивному износу, что позволяет применять его для производства дисков сцепления, тормозов, деталей для насосов, которыми осуществляется перекачивание абразивных сред, деталей для пескометов.

Характеристики жаростойких чугунов

Жаростойкостью называют характеристику, при которой материал способен сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.

Обеспечение жаростойкости осуществляется в результате того, что легируется серый или белый чугун с использованием таких материалов, как кремний, хром, алюминий. На поверхности материала имеются плотные защитные окисные пленки, с помощью которых осуществляется предохранение сплава от окисления в условиях высоких температур.

Маркировка жаростойкого чугуна осуществляется с применением букв ЖЧ. После этого идут цифры, которыми осуществляется обозначение легирующих элементов.

С помощью ЖЧ изготавливаются детали, которые работают в щелочной, газовой, воздушной среде, и способны выдержать температуру до 1100 градусов Цельсия. Их применяют при производстве конструкций для таких печей, как термические, доменные и мартеновские.

Характеристики жаропрочного чугуна

Жаропрочностью называют способность металла к сохранению своих свойств в условиях высоких температур.
Жаропрочность осуществляется, если легируется серый или белый чугун с применением таких материалов, как хром, никель, молибден или медь. Все жаропрочные материалы одновременно являются и жаростойким, однако не все жаростойкие материалы являются жаропрочными. Маркирование жаропрочного сплава осуществляется буквой Ч.