Чугун – один из основных материалов, применяемых в машиностроении. Это обуславливается его свойствами – прочностью и износостойкостью. Немаловажный фактор – невысокая стоимость. В зависимости от потребностей выпускают множество его видов, с разными свойствами.
Каким бывает чугун
Чугун – сплав железа с углеродом. Углеродная составляющая может варьироваться в пределах 2,4 — 4,5%. Количество и состояние присутствующего углерода оказывает влияние на свойства чугуна и сферы его применения:
- Белый чугун. Углерод в нем находится в виде карбида железа, что обеспечивает отменную твердость. Структура такого сплава мелкозернистая, плохо поддается обработке. На изломе – серебристо-белая. Обычно применяют для выплавки стали.
- Серый. Углерод содержится в свободном состоянии в виде графита. Мелкие его пластинки усиливают хрупкость, снижают прочность. Такой сплав обладает превосходными литейными качествами, легко обрабатывается.
- Высокопрочный. Графитные включения – сфероидальной формы. Достойная прочность, отличные литейные характеристики.
- Ковкий. Производят из белого чугуна. Графитные включения в виде хлопьев. Вязкий и плавкий.
Важным параметром, характеризующим влияние углерода и важнейших компонентов в составе сплава, является углеродный эквивалент чугуна, определяемый по специальной формуле.
Влияние примесей на свойства чугуна
В составе чугунных сплавов всегда присутствуют и другие ингредиенты, имеющиеся там изначально или вводимые с какой-то целью. И даже немного примесей может оказывать влияние на свойства чугуна:
- Марганец способствует растворению углерода – то есть, увеличивает возможность сохранения цементита, образуя карбиды. Содержание – около полутора процентов.
- Кремний, напротив, влияет на увеличение выделения графита в составе чугуна, что уменьшает объем растворенного в нем углерода. Конечная структура сплава зависит от соотношения имеющегося углерода и кремния. Варьируя его при различных условиях производства, можно получать отличающийся уровень твердости, прочности, обрабатываемости.
- Сера оказывает влияние на прочностные и пластичные параметры, снижая их показатели, но несколько повышает износостойкость. Считается нежелательным компонентом, увеличивающим шансы на появление трещин.
- Влияние фосфора незначительно, но все-таки имеется – он в какой-то мере увеличивает жидкотекучесть, твердость и износостойкость.
- Кислород оказывает негативное влияние на свойства сплава. Так, в виде закиси железа он усиливает горячеломкость.
- Водород тоже вреден, даже в небольших дозах. Выделяясь в поры слитка, газ вызывает охрупчивание с вероятностью растрескивания металла.
- Азот повышает прочность, но слишком много азота приводит к образованию трещин.
- Легирующие элементы оказывают позитивное влияние на свойства чугуна. Так, никель повышает твердость, коррозионную стойкость, улучшает обрабатываемость. Молибден повышает твердость, износоустойчивость.
