нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Чавун

   
 

Чавун (тюрк.), сплав заліза з вуглецем (зазвичай більше 2%) містить також постійні домішки ( Si, Mn, Р і S), а іноді й легуючі елементи , твердне з утворенням евтектики . Ч. - найважливіший первинний продукт чорної металургії (див. також Доменне виробництво ), використовуваний для переділу при виробництві сталі і як компонент шихти при вторинній плавці в чавуноливарному виробництві. Ч. вторинної плавки - один з основних конструкційних матеріалів; застосовується як ливарний сплав. Широкому використанню Ч. у машинобудуванні сприяють його хороші ливарні та міцності властивості (по міцності деякі Ч. лише небагато чим поступаються вуглецевої сталі; см. Модифікований чавун ). У сучасному машинобудуванні на частку деталей з Ч. припадає близько 75% від загальної маси виливків. По випуску чавунного лиття СРСР займає 1-е місце в світі (1976).

Історична довідка. Перші відомості про Ч. відносяться до 6. до нашої ери. У Китаї з високофосфористих залізних руд отримували Ч., що містить до 7% Р, з низькою температурою плавлення, з якого відливали різні вироби. Ч. був відомий і античним металургам 4-5 ст. до нашої ери. Виробництво Ч. у Західній Європі почалося в 14 в. з появою перших доменних печей (штюкофенов) для виплавки Ч. з руд (див. Металургія ). Отриманий Ч. використовували або для переділу в сталь в крічном горні (див. Крічний переділ ), або для виготовлення різних будівельних деталей і зброї (гармати, ядра, колони та ін.) У Росії виробництво Ч. почалося в 16 в.; надалі воно безперервно розширювалася, і за Петра I Росія з випуску Ч. перевершила всі країни, але через сторіччя відстала від західно-європейських країн. Поява у 2-й пол. 18 в. вагранок дозволило ливарним цехам відокремитися від доменних, тобто поклало початок незалежному існуванню чавуноливарного виробництва (при машинобудівних заводах). На початку 19 в. виникає виробництво ковкого Ч. У 2-й чверті 20 ст. починають застосовувати легування чавуну (див. Легований чавун ), що дало можливість істотно підвищити його властивості і отримувати спеціальний Ч. (зносостійкі, корозійностійкі жаростійкі і т.д.). До цього ж періоду відноситься також розробка способів модифікування Ч. В кінці 40-х рр.. був отриманий модифікований Ч. з включеннями графіту кулястої форми замість звичайної пластинчастої, що обумовлювало значно вищу міцність металу (s ь до 500 Мн / м 2, або 50 кгс / мм 2, в литому стані і 1200 Мн / м 2, або 120 кгс / мм 2 після термічної обробки; такий Ч. отримав назву високоміцного). У 60-х рр.. в електричних печах почали отримувати із сталевих відходів з додаванням карбюризаторів т. н. синтетичний Ч. з високими механічними властивостями при пластинчастої формі графіту (див. Залізовуглецеві сплави ).

Класифікація і властивості чавуну. Ч., отримуваний в доменних печах, підрозділяється на переробний чавун , використовуваний для переділу в сталь, і ливарний чавун , службовець одним з основних компонентів шихти в чавуноливарному виробництві.

До 70-х рр.. 20 в. в доменних печах іноді виплавляли т. н. дзеркальний Ч. (10-25% Mn), що застосовувався в якості розкислювача при виплавці сталі і для отримання спеціальних видів Ч. При використанні для виплавки Ч. залізних руд, що містять Сг, Ni, Ti та ін легуючі елементи, отримують т. н. пріроднолегірованние Ч. При виробництві виливків в чавуноливарних цехах Ч. підрозділяють: залежно від ступеня графітизації, що обумовлює вид зламу, - на сірий, білий і половинчастий (або вибілений): залежно від форми включень графіту - на Ч. з пластинчастим, кулястим (високоміцний Ч.), вермікулярним і пластівчастим (ковкий Ч.) графітом; залежно від характеру металевої основи - на перлітний, феритний, перлітною-феритний, аустенітний, бейнітний і мартенситний; залежно від призначення - на конструкційний і Ч. із спеціальними властивостями; за хімічним складом - на леговані і нелеговані.

Сірий Ч. - найбільш широко застосовуваний вид Ч. (машинобудування, сантехніка, будівельні конструкції) - має включення графіту пластинчастої форми. Для деталей з сірого Ч. характерні мала чутливість до впливу зовнішніх концентраторів напружень при циклічних навантаженнях і більш високий коефіцієнт поглинання коливань при вібраціях деталей (в 2-4 рази вище, ніж у сталі). Важлива конструкційна особливість сірого Ч. - більш висока, ніж у сталі, відношення межі текучості до межі міцності на розтяг. Наявність графіту покращує умови мастила при терті, що підвищує антифрикційні властивості Ч. Властивості сірого Ч. залежать від структури металевої основи, форми, величини, кількості та характеру розподілу включень графіту. Перлітний сірий Ч. має високі міцнісні властивості і застосовується для циліндрів, втулок і ін навантажених деталей двигунів, станин і т.д. Для менш відповідальних деталей використовують сірий Ч. з феритної-перлітною металевою основою.

Білий Ч. являє собою сплав, в якому надлишковий вуглець, що не знаходиться в твердому розчині заліза, присутній у зв'язаному стані у вигляді карбідів заліза Fe 3 C (цементит) або т. н. спеціальних карбідів (у легованому Ч.). Кристалізація білих Ч. відбувається по метастабільній системі з утворенням цементиту і перліту. Білий Ч. унаслідок низьких механічних властивостей і крихкості має обмежене застосування для деталей простої конфігурації, що працюють в умовах підвищеного абразивного зносу. Легування білого Ч. карбидообразующие елементами (Cr, W, Mo та ін) підвищує його зносостійкість.

Половинчастий Ч. містить частину вуглецю у вільному стані у вигляді графіту, а частина - у зв'язаному у вигляді карбідів. Застосовується як фрикційного матеріалу, що працює в умовах сухого тертя (гальмівні колодки), а також для виготовлення деталей підвищеної зносостійкості (прокатні, папероробні, борошномельні валки).

ковку називається Ч. в відливання, виготовлених з білого Ч. і підданих подальшого Графітізуючі отжигу, в результаті чого цементит розпадається, а утворений графіт набуває форму пластівців. Ковкий Ч. володіє кращою демпфирующей здатністю, ніж сталь, і меншою чутливістю до надрізів, задовільно працює при низьких температурах. Механічні властивості ковкого Ч. визначаються структурою металевої основи, кількістю і ступенем компактності включень графіту. Металева основа ковкого Ч. залежно від типу термообробки може бути феритної, феритної-перлітною і перлітною. Найбільш високими властивостями володіє ковкий Ч., що має матрицю зі структурою зернистого перліту; їм можна замінювати литу або ковану сталь. У тих випадках, коли потрібна підвищена пластичність, застосовують феритний ковкий Ч. Для інтенсифікації процесу графітизації при термообробці ковкий Ч. модифікують Te, В, Mg та ін елементами. Ковкий Ч. використовують в основному в автомобіле-, тракторо-і сільгоспмашинобудуванні. Спостерігається тенденція (особливо в автомобілебудуванні) до заміни ковкого Ч. високоміцним з кулястим графітом з метою підвищення міцності виливків, зменшення тривалості технологічного циклу і спрощення технології виготовлення.

Високоміцний Ч., що характеризується кулястої або близькою до ній формою включень графіту, отримують модифицированием рідкого чавуну присадками Mg, Ce, Y, Ca і деяких ін елементів (у чистому вигляді або у складі сплавів). Кулястий графіт в найменшій мірі послаблює металеву матрицю, що призводить до різкого підвищення механічних властивостей Ч. з чисто перлитной або бейнітною структурою, наближаючи їх властивості до властивостей вуглецевих сталей. При чисто феритної матриці (в литому або термообробленому стані) забезпечується підвищений рівень пластичності. Високоміцний Ч. володіє хорошими ливарними і технологічними властивостями (жидкотекучесть, лінійна усадка, оброблюваність різанням), але за значенням зосередженої об'ємної усадки наближається до сталі. Такий Ч. застосовується для заміни сталевих литих і кованих деталей (колінчаті вали двигунів, компресорів і т.д.), а також деталей з ковкого або звичайного сірого Ч. Високоміцні Ч., мають включення т. н. вермікулярним графіту (при розгляді в оптичному мікроскопі - потовщені вигнуті пластини з округленими краями), за властивостями займають проміжне положення між Ч. з кулястим і Ч. з пластинчастим графітом. Цей Ч. володіє хорошими технологічними властивостями при невеликій об'ємній усадки і високою теплопровідністю (майже такий же, як у сірого Ч.). Ч. з вермікулярним графітом застосовується в дизелебудуванні та інших галузях машинобудування.

Леговані Ч. Для поліпшення міцності, експлуатаційних характеристик або додання Ч. особливих властивостей (зносостійкості, жароміцності, жаростійкості, корозійностійкої, немагнітного і т.д.) до його складу вводять легуючі елементи (Ni, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo та ін.) Легуючими елементами можуть служити також Mn при вмісті> 2% і Si при вмісті> 4%. Леговані Ч. класифікують відповідно до змісту основних легуючих елементів - хромисті, нікелеві, алюмінієві і т.д. За ступенем легування розрізняють низьколеговані (сумарна кількість легуючих елементів <2,5% ), середньолеговані (2,5-10%) і високолеговані (> 10%). Низьколеговані Ч. мають перлитную або бейнітного структуру матриці, середньолеговані - зазвичай мартенситную, високолеговані - в більшості випадків аустенітну або феритної.

Ч. з 5-7% Si ( СИЛА ) застосовується в якості жаростійкого матеріалу. Ч. з 12-18% Si (ферросілід) має високу корозійну стійкість в розчинах солей, кислот (крім соляної) і лугів. Такий Ч., легований молібденом (антихлор), характеризується високою стійкістю в соляній кислоті. Ч. з 19-25% Al ( чугаль ) володіє найбільшою в порівнянні з відомими Ч. жаростійкістю в повітряному середовищі і середовищах, що містять сірку. В якості зносостійких найбільшого поширення набули Ч., леговані Cr (до 2,5%) і Ni (до 6%) - ніхарди. Аустенітні нікелеві Ч., леговані Mn, Cu, Cr (нірезісти), застосовуються як корозійностійкі і жароміцні.

Маркування чавунів. За прийнятою в СРСР маркуванні позначення марок доменних Ч. містять букви і цифри. Букви вказують основне призначення Ч.: П - передільний для киснево-конверторного і мартенівського виробництва і Л - ливарний для чавуноливарного виробництва. Ливарний коксовий Ч. позначають ЛК, на відміну від Ч., виплавленого на деревному вугіллі (ЛД). Із збільшенням числа в позначенні марки зменшується вміст кремнію (наприклад, в Ч. ЛК5 міститься менше кремнію, ніж в Ч. ЛК4). Кожна марка Ч. залежно від вмісту Mn, Р, S підрозділяється відповідно на групи, класи та категорії. Марки Ч. ливарного виробництва, як правило, позначаються буквами, що показують основний характер або призначення чавуну: СЧ - сірий Ч., ВЧ - високоміцний, КЧ - ковкий; для антифрикційного Ч. на початку марки вказується буква А (АСЧ, АВЧ, АКЧ). Цифри в позначенні марок нелегованого Ч. вказують його механічні властивості. Для сірих Ч. приводять регламентовані показники меж міцності при розтягуванні і вигині (в кгс / мм 2), наприклад СЧ21-40. Для високоміцного і ковкого Ч. цифри визначають межа міцності при розтягуванні (в кгс / мм 2) і відносне подовження (у%), наприклад ВЧ60-2. Позначення марок легованих Ч. складається з букв, що вказують, які легуючі елементи входять до складу Ч., і стоять безпосередньо за кожною буквою цифр, що характеризують середній вміст даного легуючого елемента; при вмісті легуючого елемента менше 1,0% цифри за відповідною буквою не ставляться. Умовне позначення хімічних елементів таке ж, як і при позначенні сталей (див. Сталь ). Приклад позначення легованих Ч.: ЧН19ХЗ - Ч., що містить ~ 19% Ni і ~ 3% Cr. Якщо в легованому Ч. регламентується куляста форма графіту, наприкінці марки додається буква Ш (ЧН19ХЗШ).

Чавун в мистецтві. Ч. як матеріал для виробництва художніх виливків використовувався ще середньовічними майстрами (наприклад, в 10 в. нашої ери в Китаї з Ч. було відлито унікальне статуя лева вагою 100 т, не збереглося). З 15 в. у Німеччині, а потім і в інших країнах Європи (у Росії - з кінця 17 в.; див. також Каслинское лиття ) художнє лиття з Ч. отримало особливо широке поширення (паркова скульптура, надгробки, грати, огорожі, садові меблі та ін.) У 20 в. більш масивне, ніж бронзове, але більш дешеве чавунне лиття з властивою йому виразністю важкої маси матеріалу і глухого тону застосовується майже так само широко, як і бронзове.

Ч. знаходить різноманітне застосування в архітектурі (з кінця 18 ст.). Особливо характерне використання чавунних конструкцій для зодчества 19 в. ("вік Ч.").

Літ.: Гиршович Н. Р., Чавунне литво, Л. - М., 1949; його ж, Кристалізація і властивості чавуну у виливках, М. - Л., 1966; Бунін До П., Малиночка Я. Н., Таран Ю. Н., Основи металографії чавуну, М., 1969.

© Б. С. Мільман, Е. В. Ковалевич, В. Т. Соленко.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка