Чавун відноситься до. Основні види чавунів та їх класифікація

10.09.2023

Що таке чавун? Властивості, склад, отримання та застосування: SYL.ru

Багато хто знає про такий матеріал як чавун та його міцності. Сьогодні ми з вами поглибимо ці знання та з'ясуємо, що таке чавун, з чого він складається, яких видів буває та як виробляється.

склад

Що таке чавун? Це сплав із заліза, вуглецю та різноманітних домішок, завдяки яким він набуває необхідних властивостей. Матеріал повинен мати у своєму складі не менше ніж 2,14% вуглецю. Інакше це буде сталь, а не чавун. Саме завдяки вуглецю чавун має підвищену твердість. Разом з тим, даний елемент знижує пластичність та ковкість матеріалу, надаючи йому крихкості.

Крім вуглецю, до складу чавуну обов'язково входять: марганець, кремній, фосфор та сірка. У деякі марки також вносять додаткові присадки для надання матеріалу специфічних властивостей. Серед легуючих елементів, що часто використовуються, можна відзначити: хром, ванадій, нікель і алюміній.

Властивості чавуну

Матеріал має густину 7,2 г/см 3 . Для металів та його сплавів це досить високий показник. Чавун добре підходить для виробництва усіляких виробів шляхом лиття. У цьому плані він перевершує всі метали заліза крім деяких марок сталі.

Температура плавлення чавуну дорівнює 1200 градусів. У сталі цей показник вищий на 250-300 градусів. Причина тому у підвищеному вмісті в чавуні вуглецю, що зумовлює менш тісні зв'язки між атомами заліза. Під час виплавки чавуну та його подальшої кристалізації, вуглець повною мірою не встигає впровадитись у структуру заліза. Тому матеріал виходить тендітним. Структура чавуну не дозволяє використовувати його для виробництва продукції, яка постійно піддається динамічним навантаженням. А ось для чого чавун підходить ідеально, так це для деталей, які повинні мати підвищену міцність.

Отримання

Отримання чавуну - дуже витратний та матеріаломісткий процес. Щоб отримати одну тонну сплаву, необхідно 550 кг коксу та 900 л води. Щодо руди, то її кількість залежить від вмісту в ній заліза. Як правило, використовується руда з масовою часткою заліза не менше ніж 70%. Обробка менш багатих руд недоцільна з економічного погляду.

Перш ніж вирушити на переплавку, матеріал збагачується. Виробництво чавуну у 98% випадку відбувається у доменних печах.

Технологічний процес включає кілька етапів. Спочатку доменну піч завантажується руда, до складу якої входить магнітний залізняк (з'єднання дво- і тривалентного оксиду заліза). Також можуть використовуватись руди, в яких містяться водний окис заліза або його солей. Крім сировини, в піч кладуть коксівне вугілля, необхідні для створення та підтримки високої температури. Продукти горіння вугілля як відновники заліза також беруть участь у хімічних реакціях.

Додатково в топку подається флюс, який відіграє роль каталізатора. Він прискорює процес плавлення порід та звільнення заліза. Важливо відзначити, що перш ніж потрапити в топку, руда має пройти спеціальну обробку. Так як дрібні частини краще плавляться, її попередньо подрібнюють на дробильній установці. Потім руду промивають, щоб позбутися домішок, що не містять металу. Потім сировина висушується та проходить випал у печах. Завдяки випалу з нього видаляється сірка та інші чужорідні елементи.

Після повного завантаження печі розпочинається другий етап виробництва. Коли пальники запущені, кокс поступово розігріває сировину. При цьому виділяється вуглець, який реагує з киснем та утворює оксид. Останній бере активну участь у відновленні заліза з сполук, що знаходяться в руді. Чим більше газу накопичується у печі, тим повільніше протікає реакція. Коли потрібна пропорція досягнута, реакція взагалі зупиняється. Надлишок газів надалі служить паливом для підтримки необхідної температури печі. Цей метод має кілька сильних сторін. По-перше, він дозволяє знизити витрати пального, що здешевлює виробничий процес. І, по-друге, продукти горіння не потрапляють до атмосфери, забруднюючи її, а продовжують брати участь у виробництві.

Надлишок вуглецю перемішується з розплавом та поглинається залізом. Так і виходить чавун. Домішки, які не розплавилися, спливають на поверхню суміші та видаляються. Їх називають шлаком. Шлак знаходить застосування у виробництві деяких матеріалів. Коли з розплаву видалені всі зайві частинки, до нього додають спеціальні присадки.

Різновиди

Що таке чавун і як його одержують, ми вже з'ясували, тепер розберемося із класифікацією цього матеріалу. Описаним вище шляхом отримують передільний та ливарний чавун.

Передільний чавун використовується у виробництві сталі по киснево-конвертерному шляху. Цей вид відрізняється низьким вмістом кремнію та марганцю у сплаві. Ливарний чавун застосовують у виробництві всілякої продукції. Він ділиться п'ять видів, кожен із яких розглянемо окремо.

Білий

Це сплав відрізняється вмістом надлишкової частини вуглецю як карбіду чи цементиту. Назва цього виду було дано за білий колір у місці розлому. Вміст вуглецю в такому чавуні зазвичай перевищує 3%. Білий чавун відрізняється високою крихкістю та ламкістю, тому його застосовують обмежено. Даний вид використовують для виробництва деталей простої конфігурації, які виконують статичні функції і не мають великих навантажень.

Завдяки додаванню до складу білого чавуну легуючих присадок можна підвищити технічні параметри матеріалу. З цією метою найчастіше використовують хром або нікель, рідше – ванадій чи алюміній. Марка з подібними присадками отримала назву «сормайт». Вона використовується у різних пристроях як нагрівальний елемент. «Сормайт» має високий питомий опір і добре працює при температурах не вище 900 градусів. Найпоширеніше застосування білого чавуну – виробництво побутових ванн.

Сірий

Це найпоширеніший різновид чавуну. Вона знайшла застосування у різних галузях народного господарства. У сірому чавуні вуглець представлений у вигляді перліту, графіту або ферито-перліту. У такому металі вміст вуглецю становить близько 2,5%. Як для чавуну, цей матеріал має високу міцність, тому його використовують у виробництві деталей, які отримують циклічне навантаження. З сірого чавуну роблять втулки, кронштейни, зубчасті шестерні та корпуси промислового обладнання.

Завдяки графіту сірий чавун знижує силу тертя та покращує дію мастил. Тому деталі із сірого чавуну мають високу стійкість до цього виду зносу. При експлуатації в особливо агресивних середовищах матеріал вводять додаткові присадки, що дозволяють нівелювати негативний вплив. До таких відносяться: молібден, нікель, хром, бор, мідь та сурма. Ці елементи захищають сірий чавун від корозії. Крім того, деякі з них підвищують графітизацію вільного вуглецю у сплаві. Завдяки цьому створюється захисний бар'єр, що запобігає попаданню на поверхню чавуну руйнівних елементів.

Половинчастий

Проміжним матеріалом між двома першими різновидами є половинчастий чавун. Вуглецю, що міститься в ньому, представлений у вигляді графіту і карбіду приблизно в рівних частках. Крім того, у такому сплаві можуть бути присутніми в незначних кількостях лідебуріт (не більше 3%) та цементит (не більше 1%). Загальний вміст вуглецю в чавуні половини коливається 3,5 до 4,2%. Цей різновид застосовується для деталей, які експлуатуються в умовах постійного тертя. До таких можна віднести автомобільні колодки гальмівні, а також валки для подрібнювальних верстатів. Для ще більшого підвищення зносостійкості до металу додають всілякі присадки.

Ковкий

Цей сплав є різновидом білого чавуну, який з метою графітизації вільного вуглецю піддається спеціальному випалу. Порівняно зі сталлю, такий чавун має покращені демпфовані властивості. Крім того, він не настільки чутливий до надрізів та добре працює в умовах низьких температур. У такому чавуні масова частка вуглецю становить трохи більше 3,5%. У сплаві він представлений у вигляді фериту, зернистого перліту, що містить вкраплення графіту або ферито-перліту. Ковкий чавун, як і половинчастий, використовують в основному у виробництві деталей, що експлуатуються в умовах безперервного тертя. Для підвищення експлуатаційних характеристик матеріалу до сплаву додають магній, телур і бір.

Високоміцний

Даний вид чавуну виходить внаслідок утворення в металевих ґратах включень графіту кулястої форми. Через це металева основа кристалічної решітки слабшає, і сплав набуває поліпшених механічних властивостей. Утворення кулястого графіту відбувається завдяки введенню в матеріал магнію, ітрію, кальцію та церію. Високоміцний чавун близький за своїми параметрами до високовуглецевої сталі. Він непогано піддається лиття і може повністю замінити сталеві деталі механізмів. Завдяки високій теплопровідності цей матеріал може бути використаний для виготовлення трубопроводів та опалювальних пристроїв.

Проблеми промисловості

На сьогоднішній день лиття чавуну має сумнівні перспективи. Справа в тому, що через високий рівень витрат та велику кількість відходів промисловці все частіше відмовляються від чавуну на користь дешевих замінників. Завдяки швидкому розвитку науки вже давно стало можливим отримання якісніших матеріалів за менших витрат. Серйозну роль цьому питанні грає захист довкілля, яка приймає використання доменних печей. Щоб повністю перевести виплавку чавуну на електричні печі, потрібні роки, якщо не десятиліття. Чому так довго? Тому що це дуже дорого, і далеко не кожна держава може собі це дозволити. Тому залишається лише чекати, доки налагодиться масовий випуск нових сплавів. Звичайно ж, повністю припинити промислове застосування чавуну найближчим часом не вдасться. Але очевидно, що масштаби його виробництва будуть падати з кожним роком. Ця тенденція розпочалася ще 5-7 років тому.

Висновок

Розібравшись із запитанням: «Що таке чавун?», можна зробити кілька висновків. По-перше, чавун є сплавом із заліза, вуглецю і присадок. По-друге, він має шість видів. По-третє, чавун дуже корисний та універсальний матеріал, тому довгий час його дороге виробництво було доцільним. По-четверте, на сьогоднішній день чавун вже вважається пережитком минулого, і планомірно поступається своїми позиціями більш надійним і дешевим матеріалам.

www.syl.ru

Види чавуну, класифікація, склад, властивості, маркування та застосування

Сьогодні майже немає жодної сфери життя людини, де б не застосовувався чавун. Цей матеріал відомий людству вже досить давно і чудово зарекомендував себе практично. Чавунне лиття - основа безлічі деталей, вузлів і механізмів, а в деяких випадках навіть самодостатній виріб, здатний виконувати покладені на нього функції. Тому в цій статті ми приділимо найпильнішу увагу даному залізовмісному з'єднанню. Також з'ясуємо, які бувають види чавуну, їх фізичні та хімічні особливості.

Визначення

Чавун - це справді унікальний сплав заліза і вуглецю, в якому Fe більше 90%, а C - не більше 6,67%, але і не менше 2,14%. Також вуглець може бути в чавуні у вигляді цементиту або графіту.

Вуглець дає сплаву досить високу твердість, проте водночас знижує ковкість і пластичність. У зв'язку з цим чавун є крихким матеріалом. Також певні марки чавуну додають спеціальні присадки, які здатні надати з'єднанню певні властивості. У ролі легуючих елементів можуть бути: нікель, хром, ванадій, алюміній. Показник щільності чавуну дорівнює 7200 кілограмів на метр кубічний. З чого можна дійти невтішного висновку, що вага чавуну – показник, який неможливо назвати маленьким.

Історична довідка

Виплавка чавуну вже досить давно відома людині. Перші згадки про сплав датуються шостою до нашої ери.

У Китаї в давнину отримували чавун з досить низькою температурою плавлення. У Європі чавун почали одержувати приблизно у 14 столітті, коли вперше почали використовувати доменні печі. На той момент таке чавунне лиття йшло на виробництво зброї, снарядів, деталей для будівництва.

На території Росії виробництво чавуну активно почалося у 16 столітті і далі швидко розширювалося. За часів Петра I Російська імперія за обсягом виробництва чавуну змогла обійти всі держави світу, проте вже за сто років почала знову здавати свої позиції на ринку чорної металургії.

Чавунне лиття використовувалося для створення різноманітних художніх творів ще за часів Середньовіччя. Зокрема, у 10 столітті китайські майстри відлили справді унікальну фігуру лева, вага якого перевищила 100 тонн. Починаючи з 15 століття на території Німеччини, а після та в інших країнах лиття з чавуну набуло найширшого поширення. З нього робили огорожі, грати, паркові скульптури, садові меблі, надгробки.

В останні роки 18 століття чавунне лиття максимально задіяне в архітектурі Росії. А 19 століття так і взагалі прозвали «чавунним віком», оскільки сплав дуже активно використовувався у архітектурі.

Особливості

Існують різні види чавуну, проте середня температура плавлення цієї металевої сполуки становить близько 1200 градусів за Цельсієм. Цей показник на 250-300 градусів менший, ніж потрібно для виплавлення сталі. Така різниця пов'язана з досить високим вмістом вуглецю, що призводить до менш тісних зв'язків з атомами заліза на молекулярному рівні.

У момент виплавки і подальшої кристалізації вуглець, що міститься в чавуні, не встигає повністю проникнути в молекулярну решітку заліза, і тому чавун у результаті виходить досить тендітним. У зв'язку з цим не застосовується там, де мають місце постійні динамічні навантаження. Але при цьому він відмінно підходить для тих деталей, які мають підвищені вимоги до міцності.

Технологія виробництва

Абсолютно всі види чавуну виготовляються в доменній печі. Власне, сам процес плавки – досить трудомістка діяльність, яка потребує серйозних матеріальних вкладень. Одна тонна чавуну вимагає приблизно 550 кілограмів коксу і майже тонну води. Обсяг руди, що завантажується в піч, залежатиме від вмісту заліза. Найчастіше застосовують руду, у якій заліза щонайменше 70%. Найменша концентрація елемента небажана, оскільки її невигідно економічно використовуватиме.

Перший етап виробництва

Виплавка чавуну відбувається в такий спосіб. У першу чергу в піч засипають руду, а також марки вугілля, що коксуються, які служать для нагнітання і підтримки необхідної температури всередині шахти печі. Крім цього, ці продукти в процесі горіння активно беруть участь у хімічних реакціях, що протікають, у ролі відновників заліза.

Паралельно в піч відвантажується флюс, що є каталізатором. Він допомагає породам швидше розплавлятися, що сприяє якнайшвидшому вивільненню заліза.

Важливо помітити, що руда перед завантаженням у піч піддається спеціальної попередньої обробки. Її подрібнюють на дробильній установці (дрібні частки швидше плавляться). Після цього вона промивається з метою видалення частинок, що не містять метал. Після чого сировину обпалюють, за рахунок цього з неї видаляється сірка та інші чужорідні елементи.

Другий етап виробництва

У завантажену та готову до експлуатації піч подають природний газ через спеціальні пальники. Кокс розігріває сировину. При цьому виділяється вуглець, який з'єднується з киснем та утворює оксид. Цей оксид згодом бере участь у відновленні заліза із руди. Зазначимо, що зі збільшенням кількості газу в печі швидкість протікання хімічної реакції знижується, а при досягненні певного співвідношення взагалі зупиняється.

Надлишок вуглецю проникає в розплав і входить у з'єднання із залізом, формуючи зрештою чавун. Всі ті елементи, які не розплавилися, опиняються на поверхні і в результаті видаляються. Ці відходи називають шлаком. Його також можна використовувати для інших матеріалів. Види чавуну, одержувані в такий спосіб, називаються ливарним і граничним.

Диференціація

Сучасна класифікація чавунів передбачає поділ цих сплавів на такі типи:

Білі.
Половинчасті.
Сірі з пластинчастим графітом.
Високоміцні з кулястим графітом.
Ковкі.

Давайте розглянемо кожен вид окремо.

Білий чавун

Таким чавуном називається той, у якого майже весь вуглець хімічно пов'язаний. У машинобудуванні цей сплав застосовується не дуже часто, тому що він твердий, але дуже тендітний. Також він не піддається механічній обробці різними різальними інструментами, а тому використовується для відливання деталей, які не вимагають будь-якої обробки. Хоча цей вид чавуну припускає шліфування абразивними колами. Білий чавун може бути як звичайним, так і легованим. При цьому зварювання його викликає труднощі, оскільки супроводжується утворенням різних тріщин під час охолодження або нагрівання, а також через неоднорідність структури, що формується в точці зварювання.

Білі зносостійкі чавуни одержують за рахунок первинної кристалізації рідкого сплаву при швидкоплинному охолодженні. Найчастіше вони використовуються для роботи в умовах сухого тертя (наприклад, гальмівні колодки) або для виробництва деталей, що мають підвищену зносостійкість і жаростійкість (валки прокатних станів).

До речі, білий чавун отримав свою назву завдяки тому, що зовнішній вигляд його зламу – світло-кристалічна, промениста поверхня. Структура цього чавуну є сукупністю ледебуриту, перліту і вторинного цементиту. Якщо ж цей чавун піддають легуванню, то перліт трансформується на троостит, аустеніт або мартенсит.

Половинчастий чавун

Класифікація чавунів буде неповною, якщо не згадати про цей різновид металевого сплаву.

Для зазначеного чавуну характерне поєднання карбідної евтектики та графіту у його структурі. Загалом, повноцінна структура має такий вигляд: графіт, перліт, ледебурит. Якщо ж чавун піддати термічній обробці або легуванню, це призведе до утворення аустеніту, мартенситу або голчастого трооститу.

Цей вид чавуну досить крихкий, тому його застосування дуже обмежене. Саму ж назву сплав отримав тому, що його злам – поєднання темних та світлих ділянок кристалічної будови.

Найпоширеніший машинобудівний матеріал

Сірий чавун ГОСТ 1412-85 містить у своєму складі близько 3,5% вуглецю, від 1,9 до 2,5% кремнію, до 0,8% марганцю, до 0,3% фосфору та менше 0,12% сірки.

Графіт у такому чавуні має пластинчасту форму. При цьому не потрібна спеціальна модифікація.

Платівки графіту мають сильно послаблюючу дію і тому сірому чавуну характерні дуже низька ударна в'язкість і практично повна відсутність відносного подовження (показник становить менше 0,5%).

Сірий чавун добре піддається обробці. Структура сплаву може бути такою:

Феріто-графітової.
Ферито-перліт-графітової.
Перліто-графітовий.

На стиск сірий чавун працює набагато краще, ніж на розтягування. Також він досить добре зварюється, але для цього потрібен попередній підігрів, а як присадковий матеріал слід використовувати спеціальні чавунні стрижні з високим вмістом кремнію та вуглецю. Без попереднього розігріву зварювання буде утруднене, оскільки відбуватиметься відбілювання чавуну в зоні шва.

З сірого чавуну виробляють деталі, які працюють за відсутності ударного навантаження (шківи, кришки, станини).

Позначення даного чавуну відбувається за таким принципом: СЧ 25-52. Дві літери сигналізують про те, що це саме сірий чавун, число 25 – показник межі міцності при розтягуванні (Мпа або кгс/мм 2), число 52 – межа міцності в момент вигину.

Високоміцний чавун

Чавун з кулястим графітом принципово відрізняється від інших своїх «побратимів» тим, що в ньому міститься графіт кулястої форми. Вона виходить за рахунок введення рідкого сплаву спеціальних модифікаторів (Mg, Се). Кількість графітних включень та їх лінійні розміри можуть бути різними.

Чим гарний кулястий графіт? Тим, що така форма мінімально послаблює металеву основу, яка, у свою чергу, може бути перлітною, феритною або перлітно-феритною.

Завдяки застосуванню термічної обробки або легування основа чавуну може бути голчасто-трооститною, мартенситною, аустенітною.

Марки високоміцного чавуну бувають різні, але у загальному вигляді позначення його таке: ВЧ 40-5. Легко здогадатися, що ВЧ – це міцний чавун, число 40 – показник межі міцності при розтягуванні (кгс/мм 2), число 5 – щодо подовження, що виражається у відсотках.

Ковкий чавун

Структура ковкого чавуну полягає в наявності в ньому графіту в пластівій або кулястій формі. При цьому пластівцевий графіт може мати різну дисперсність і компактність, що, у свою чергу, безпосередньо впливає на механічні властивості чавуну.

У промисловості ковкий чавун виробляється найчастіше з феритною основою, що забезпечує більшу пластичність.

Зовнішній вигляд зламу феритного ковкого чавуну має чорно-оксамитовий вигляд. Чим вище кількість перліту в структурі, тим світліше ставатиме злам.

В цілому ж, ковкий чавун виходить з виливків білого чавуну завдяки тривалому томлінню в печах, нагрітих до температури 800-950 градусів за Цельсієм.

На сьогоднішній день є два способи виготовлення ковкого чавуну: європейський та американський.

Американський метод полягає у томлінні сплаву в піску при температурі 800-850 градусів. У цьому процесі графіт розташовується між зернами найчистішого заліза. У результаті чавун набуває в'язкості.

У європейському методі виливки тужать у залізній руді. Температура становить близько 850-950 градусів Цельсія. Вуглець переходить у залізну руду, за рахунок чого поверхневий шар виливків обезуглерожується і стає м'яким. Чавун стає ковким, а серцевина зберігає крихкість.

Маркування ковкого чавуну: КЧ 40-6, де КЧ - це, зрозуміло ковкий чавун; 40 – показник міцності при розтягуванні; 6 – відносне подовження, %.

Інші показники

Що стосується поділу чавунів за міцністю, то тут застосовується така класифікація:

Звичайна міцність: σв до 20 кг/мм 2 .
Підвищена міцність: в = 20 - 38 кг/мм 2 .
Висока міцність: в = 40 кг/мм 2 і вище.

За пластичністю чавуни поділяються на:

Непластичні - відносне подовження менше 1%.
Малопластичні – від 1% до 5%.
Пластичні – від 5 до 10%.
Підвищеної пластичності – понад 10%.

На закінчення також хотілося б обов'язково відзначити, що на властивості будь-якого чавуну досить істотно впливає навіть форма і характер заливки.

fb.ru

Чавуни, класифікація чавунів, властивості

Чавун
- сплав заліза з вуглецем, в якому
вуглецю більше 2.14%.

Мал.
11. Класифікація чавунів

Білий
і сірий чавун.
Сірий і білий чавуни різко різняться
за властивостями. Білі чавуни дуже тверді
і тендітні, погано обробляються
різальним інструментом, йдуть на переплавку
в сталь і називаються граничними
чавунами. Частина білого чавуну йде на
отримання ковкого чавуну.

Сірі
чавуни
- це ливарний чавун. Сірий чавун
надходить у виробництво у вигляді
виливків. Сірий чавун є дешевим
конструкційним матеріалом. Він
має гарні ливарні властивості,
добре обробляється різанням,
пручається зносу, має
здатністю розсіювати коливання
при вібраційних та змінних навантаженнях.
Властивість гасити вібрації називається
демпфуючою здатністю. Демпфуюча
здатність чавуну в 2-4 рази вище, ніж
сталі. Висока демпфуюча здатність
та зносостійкість зумовили
застосування чавуну для виготовлення
станин різного обладнання,
колінчастих та розподільчих валів
тракторних та автомобільних двигунів
та ін. Випускають такі марки сірих
чавунів (у дужках вказані числові
значення твердості НВ): СЧ 10 (143-229), СЧ
15 (163-229), СЧ 20 (170-241), СЧ 25 (180-250), СЧ 30(181-255),
СЧ 35 (197-269), СЧ 40 (207-285), СЧ 45 (229-289).

Сірий
чавун отримують при додаванні в
розплавлений метал речовин,
сприяють розпаду цементиту та
виділення вуглецю як графіту. Для
сірого чавуну графітизатором є
кремнію. При введенні в сплав кремнію
близько 5% цементить сірого чавуну практично
повністю розпадається та утворюється
структура з пластичної феритної
основи та включень графіту. Зі зменшенням
вмісту кремнію цементит, що входить
до складу перліту, частково розпадається
і утворюється феритно-перлітна
структури з включення графіту. При
подальше зменшення змісту
кремнію формується структура сірого
чавуну на перлітній основі з включеннями
графіту.

Механічні
властивості сірих чавунів залежать від
металевої основи, а також форми
та розмірів включень графіту. Найбільш
міцними є сірі чавуни на
перлітної основі, а найбільш
пластичними -сірі чавуни на феритній
основі. Оскільки графіт має дуже
малу міцність і не має зв'язку з
металевою основою чавуну,
порожнини, зайняті графітом, можна
розглядати як порожнечі, надрізи
або тріщини у металевій основі
чавуну, які значно знижують
його міцність та пластичність.
Найбільше зниження міцності
властивостей викликають включення графіту
в
вигляді платівок, найменше - включення
точкової або кулястої форми.

за
фізико-механічним характеристикам
сірі чавуни умовно можна поділити
на чотири групи: малої міцності,
підвищеної міцності, високої
міцності та зі спеціальними властивостями.

Легований
сірий чавун має дрібнозернисту
структуру та кращу будову графіту за
рахунок присадки невеликих кількостей
нікелю та хрому, молібдену та іноді титану
чи міді.

Модифікований
сірий чавун має однорідну будову
за перетином виливки і дрібнішу
завихрену форму графіту. Хімічний
склад шихти для виготовлення
модифікованого чавуну підбирають
таким, щоб звичайний модифікований
чавун затвердів би у виливку з відбілом
(Тобто білим або половинчастим). Модифікатори
- феросиліцій, силікоалюміній,
силікокальцій та ін. - додають у
кількості 0,1 -0,3% від маси чавуну
безпосередньо в ківш під час його
заповнення. У структурі виливків з
модифікованого сірого чавуну не
міститься ледебуритний цементит.
Внаслідок малої кількості введеного
у чавун модифікатора його хімічний
склад фактично залишається постійним.
Рідкий модифікований чавун необхідно
негайно розливати в ливарні
форми, оскільки ефект модифікування
зникає через 10-15 хв.

Високоміцний
чавун.
Механічні властивості високоміцного
чавуну дозволяють застосовувати його для
виготовлення деталей машин, що працюють
у важких умовах, замість поковок
або виливків із сталі. З високоміцного
чавуну виготовляють деталі прокатних.
станів, ковальсько-пресового обладнання,
парових турбін (лопатки напрямного
апарату), тракторів, автомобілів
(колінчасті вали, поршні) та ін. Так,
наприклад, колінчастий вал легковий
автомашини "Волга" виготовляють з
високоміцного чавуну наступного
складу: 3,4-3,6%; 1,8-2,2%
Si; 0,96-1,2%
Mn;
0,16-0,30%
Cr;<0,01
%
S;<0,06% P
та 0,01-0,03%
Mg. Низьке
вміст сірки та фосфору та невеликі
межі вмісту інших хімічних
елементів забезпечуються тим, що такий
чавун виплавляють над вагранці, а
електричної печі. Після термічної
механічні властивості чавуну
виходять дуже високими: Ов =
620-650 МПа; §= 8-12% та твердість НВ = 192-240.

Ковкий
чавун.
Ковкий чавун - умовна назва
пластичного чавуну в порівнянні з сірим.
Ковкий чавун ніколи не кують. Виливки
з ковкого чавуну отримують тривалим
відпалом виливків з білого чавуну з
перлітнс-цементитною структурою. Товщина
стінок виливки не повинна перевищувати
40-50 мм. При відпалі цементить білого
чавуну розпадається з освітою
графіту пластмасової форми. У відлівокс
товщиною стінок понад 50 мм при відпалі
утворюватиметься небажаний
Пластичастий графіт.

Ковкий
чавун широко застосовують в автомобільному,
сільськогосподарському та текстильному
машинобудування. З нього виготовляють
деталі високої міцності, здатні
сприймати повторно-змінні та
ударні навантаження та працюючі в
умовах підвищеного зносу, такі як
картер заднього моста, гальмівні колодки,
маточини, пальці різальних апаратів
сільськогосподарських машин, шестерні,
гачкові ланцюги та ін.
ковкого чавуну, що займає по
механічним властивостям проміжне
становище між сірим чавуном і сталлю,
обумовлено кращими в порівнянні з
сталлю ливарними властивостями білого
чавуну, що дозволяє отримувати виливки
складної форми. Ковкий чавун характеризується
досить високими антикорозійними
властивостями та добре працює в середовищі
вологого повітря, топкових газів та води.

Чавуни
із спеціальними властивостями.
Такі чавуни використовують у різних
галузях машинобудування тоді, коли
виливка, крім міцності, повинна
мати ті чи інші специфічні
властивостями (зносостійкістю, хімічною
стійкістю, жаростійкістю тощо). З
великої кількості чавунів з
спеціальними властивостями наведемо в
як приклади такі.

Магнітний
корпусів електричних машин, рам,
щитів та ін. Для цієї мети найкращим
є феритний чавун з кулястим
графітом.

Немагнітний
чавун використовують для виготовлення
кожухів та бандажів різних електричних
машин. Для цього застосовують
нікеле-марган-цовитий чавун, що містить
7-10% Мп та 7-9%
Ni,
а також марганцево-міднистий чавун,
якому міститься 9,8% Мn
та 1,2-2,0% Сі.

Жаростійкий
чавун
- Чугаль містить 20-25% А1.

До
чавунам із спеціальними властивостями
відносять також згадані раніше феросплави
– феромарганець, феросиліцій тощо,
призначені для розкислення та
легування сталі при її виплавці.

studfiles.net

Характеристики та види чавуну

У склад чавуну входять залізо, вуглець і різноманітні домішки, які надають сплаву певних властивостей. Масова частка вуглецю у матеріалі має бути не менше 2,14%, інакше це буде не чавун, а сталь. Цей елемент надає сплаву підвищеної твердості, але знижує його ковкість і пластичність. Тому чавун є досить крихким матеріалом. З інших постійних домішок варто виділити кремній, марганець, сірку та фосфор. У деякі марки чавуну вводять додаткові присадки, які дозволяють надати додаткові властивості сплаву. Як легуючі елементи використовуються хром, нікель, ванадій і алюміній.

Щільність чавуну становить 7,2 грами на сантиметр кубічний. Це досить високим показником для металів та їх сплавів. Чавун відмінно підходить для лиття під час виробництва різноманітних виробів для всіх галузей промисловості. За цим показником він трохи поступається сталям деяких марок, перевершуючи решту сплавів заліза.

Температура плавлення чавуну становить 1200 градусів за Цельсієм, що на 250-300 градусів нижче, ніж потрібно для плавлення сталі. Це пов'язано з підвищеним вмістом вуглецю і як наслідок його менш тісним зв'язком з атомами заліза на міжмолекулярному рівні. При виплавці чавуну та подальшої кристалізації весь вуглець не встигає впровадитись у структурну решітку заліза, тому чавун виходить тендітним. Його не використовують для виробництва продукції, яка експлуатуватиметься під впливом постійних динамічних навантажень. Зате він ідеально підходить для деталей, до яких висувається вимога підвищеної міцності.

Технологія отримання чавуну

Отримання чавуну - дуже матеріаломісткий процес, що вимагає серйозних витрат. На отримання однієї тонни сплаву йде близько 550 кілограм коксу та 900 літрів води. Витрати руди залежить від вмісту у ній заліза. Зазвичай використовується сировина з масовою часткою елемента щонайменше 70%, оскільки обробка бідніших руд економічно невиправдана. Така сировина спочатку проходить процедуру збагачення, а вже потім вирушає на переплавлення. Виробництво чавуну відбувається у доменних печах. Лише близько 2% від усього виробленого у світі матеріалу виплавляється в електропечі.

Технологічний процес складається з кількох взаємозалежних етапів. На першому етапі доменну піч завантажують руду, яка містить так званий магнітний залізняк (з'єднання двовалентного і тривалентного оксидів заліза). Також як сировину можуть використовуватися руди з вмістом водного окису заліза або його солей. Разом з сировиною в піч завантажують коксівне вугілля, яке призначене для створення і підтримки високої температури. Крім того продукти їх горіння беруть участь у хімічних реакціях як відновники заліза.

Додатково в топку подає флюс, який виступає як каталізатор і допомагає породам швидше плавитися, тим самим звільняю залізо. Варто зазначити, що перед потраплянням у доменну піч руда проходить спеціальну попередню обробку. Вони подрібнюються за допомогою дробильної установки, тому що дрібні частинки швидше розплавляться. Потім її промивають, щоб видалити всі зайві елементи, які не містять металу. Після цього висушена сировина проходить випалення у спеціальних печах, який дозволяє видалити зі сполук сірку та інші чужорідні елементи.

Коли доменна піч завантажена та готова до експлуатації починається другий етап виробництва. Після запуску пальників кокс починає розігрівати сировину, виділяючи при цьому вуглець, який, проходячи через повітря, реагує з киснем та утворює оксид. Цей оксид бере активну участь у відновленні заліза зі сполук, що знаходяться в руді. При цьому чим більше газу стає в печі, тим слабше протікає хімічна реакція. Після досягнення певної пропорції вона зовсім припиняється. Надлишок газів використовується як паливо для підтримки температури печі. Такий підхід має кілька позитивних моментів. По-перше, знижуються витрати викопного пального, що дешевшає виробництво продукції. А по-друге, продукти горіння не викидаються в атмосферу, забруднюючи її шкідливими домішками, а продовжують свою участь у технологічному процесі.

Надлишок вуглецю поєднується з розплавом і, поглинаючись залізом, утворює чавун. Всі елементи породи, що не розплавилися, спливають на поверхню і видаляються з матеріалу. Відходи називають шлаком, який піде на виробництво інших матеріалів. Після видалення всіх зайвих частинок у розплав при необхідності додають різноманітні присадки. Таким способом одержують два види сплавів: передільний та ливарний чавун.

Різновиди чавуну

Передільний матеріал використовується для виробництва сталі киснево-конвертерним способом. Цей вид характеризується низьким вмістом марганцю та кремнію у складі сплаву. Ливарний чавун іде на виробництво різноманітної продукції. Він ділиться на п'ять різновидів, які варто розглянути детальніше. Білий чавун є сплавом, у якому надлишкова частина вуглецю міститься у вигляді цементиту чи карбіду. Свою назву він отримав за характерний білий колір у районі зламу. Масова частка вуглецю у ньому становить понад 3%. Цей матеріал характеризується підвищеною ламкістю та крихкістю, тому його використання дуже обмежене.

Застосовується даний вид при виробництві простих деталей, які працюють у статичних умовах та не несуть додаткового навантаження. Додавання до сплаву легуючих присадок дозволяє підвищити технічні характеристики матеріалу. Для цього використовується нікель або хром, рідше алюміній і ванадій. Марка цього різновиду, що зветься «сормайт» використовується як нагрівальний елемент у різних пристроях. Вона має хороші показники питомого опору і без проблем працює при температурах до 900 градусів за Цельсієм. З білого чавуну виготовляють ванни для побутових потреб.

Сірий чавун – найпоширеніший різновид матеріалу, що застосовується у багатьох галузях народного господарства. У цьому сплаві вуглець є у вигляді графіту, перліту або ферито-перліту. Масова частка вуглецю становить 2,5%. Матеріал має високу для чавуну міцність, тому використовується для виробництва деталей, що мають циклічне навантаження певного рівня. З нього виготовляють втулки, корпуси різного промислового обладнання, кронштейни, шестерні зубчасті.

Графіт значно покращує дію мастила і знижує вплив тертя, так що деталі мають підвищену стійкість до цього виду зносу. При необхідності експлуатації в агресивних середовищах до складу сірого чавуну вводяться додаткові елементи, які дозволять витримати негативний вплив. До них можна зарахувати нікель, хром, молібден, бір, сурму, мідь. Ці елементи дозволяють захистити чавун від корозії. Також деякі з них підвищують рівень графітизації вільного вуглецю в сплаві, що дозволяє створити захисний бар'єр, через який не можуть пробитися будь-які елементи, що руйнують.

Половинчастий чавун є проміжним матеріалом між першими двома різновидами. У ньому частина вуглецю міститься як графіту, а частина – як карбіду. Також у сплаві можуть у незначних частках бути присутнім цементит (до 1%) та лідебурит (до 3%). Масова частка вуглецю у матеріалі становить 3,5-4,2%. Цей різновид використовується для виробництва деталей, які проходитимуть експлуатацію в умовах постійного тертя. До них відносяться гальмівні колодки для автомобільної промисловості та різноманітні подрібнювальні валки для верстатів. Для підвищення зносостійкості в метал за традицією вводяться легуючі присадки.

Ковкий чавун є різновидом білого сплаву, який був підданий спеціальному відпалу з метою графітизації вільного вуглецю у складі матеріалу. Цей вид має покращені демпфовані властивості в порівнянні зі сталлю. До того ж він менш чутливий до надрізів і добре поводиться в роботі при низьких температурах. Вуглець, масова частка якого становить до 3,5%, знаходиться у сплаві у вигляді фериту, ферито-перліту або зернистого перліту з вкрапленнями графіту. Використовується цей матеріал в автомобільній промисловості для виготовлення деталей, що працюють в умовах постійного тертя. Для підвищення його експлуатаційних характеристик сплав додають магній, бор і телур.

Високоміцний чавун виходить в результаті утворення в сплаві кулястої форми включення графіту в металеві ґрати. Це послаблює металеву основу кристалічних ґрат і призводить до появи поліпшених механічних властивостей. Процес утворення кулястого графіту проводиться шляхом введення в метал магнію, церію, ітрію і кальцію. За своїми технічними характеристиками матеріал дуже близький до високовуглецевої сталі. Він добре піддається лиття і здатний замінювати сталеві литі елементи в механізмах. Високий рівень теплопровідності дозволяє використовувати цей вид при виготовленні опалювальних приладів та трубопроводів.

Які проблеми має чавунна промисловість?

Перспективи розвитку чавунної промисловості виглядають не дуже райдужно. Високий рівень витрат на виробництво однієї тонни матеріалу та велика кількість відходів змушують промисловців шукати більш дешеві замінники. Швидкий розвиток науки вже зараз дозволяє отримувати кращі сплави за менших витрат. А в умовах глобальної екологічної небезпеки не зважати на забруднюючий фактор виробництво неприпустимо. Тому металурги у всьому світі відмовляються від доменних печей на користь електричного обладнання.

Але перевести виплавку чавуну на ці рейки в найкоротший термін фізично неможливо. Це вимагатиме колосальних фінансових витрат, які не потягне жодна держава. Так що залишається лише чекати, коли промисловці зможуть налагодити масовий випуск нових сплавів. Повністю відмовитися від чавуну у найближчі десятиліття, звичайно, не вийде, але його світове виробництво неухильно знижуватиметься. Ця тенденція спостерігається протягом останніх 5-7 років.

promplace.ru

Види чавуну

Вуглець у чавуні
може утримуватися у вигляді цементиту
(Fe3C) або графіту. Цементит має світлий
колір, має велику твердість і
важко піддається механічній обробці.
Графіт, навпаки, темного кольору та
досить м'який. В залежності від того,
яка форма вуглецю переважає в
структурі, розрізняють: білий, сірий,
ковкий та високоміцні чавуни. Чавуни
містять постійні домішки (Si, Mn, S, P),
а в деяких випадках також легуючі
елементи (Cr, Ni, V, Al та ін).

Білий
чавун -
вид чавуну, в якому вуглець у зв'язаному
стан знаходиться у вигляді цементиту,
у зламі має білий колір та металевий
блиск. У структурі такого чавуну
відсутні видимі включення графіту
і лише незначна його частина (0,03-0,30
%) виявляється тонкими методами
хімічного аналізу або візуально при
великих збільшеннях. Виливки білого
чавуну мають зносостійкість,
відносною жаростійкістю та
корозійною стійкістю. Міцність
білого чавуну знижується, а твердість
збільшується зі збільшенням змісту
у ньому вуглецю.

Білий чавун дуже
твердий, майже не піддається механічній
обробці і тому не застосовується для
виготовлення деталей, а використовується
для переробки в сталь та для виготовлення
деталей з ковкого чавуну. Такий чавун
називається також граничним.

Сірий
чавун –
сплав заліза, кремнію (від 1,2-3,5%) та
вуглецю, що містить також постійні
домішки Mn, P, S. У структурі таких чавунів
більша частина або весь вуглець знаходиться
у вигляді графіту пластинчастої форми. Злам
такого чавуну через наявність графіту
має сірий колір. Окремим різновидом
(групою марок) сірого чавуну є
високоміцний чавун з графітом глобулярним
(кулястої) форми, що досягається
шляхом його модифікування магнієм (Mg),
церієм (Ce) або іншими елементами.

Сірий чавун характеризується високими
ливарними властивостями (низька температура
кристалізації, плинність у рідкому
стані, мала усадка) і служить основним
матеріалом для лиття. Він широко застосовується
у машинобудуванні для виливки станин
верстатів та механізмів, поршнів, циліндрів.

Висока крихкість, властива
сірим чавунам внаслідок наявності в них
структурі графіту, унеможливлює
їх застосування для деталей, що працюють
в основному «на розтяг» або «на
вигин»; чавуни використовуються лише при
роботі "на стиск".

Сірий чавун
маркується літерами СЧ, після яких
вказують гарантоване значення
межі міцності в кг/мм², наприклад
СЧ30. Високоміцні чавуни маркуються
буквам ВЧ , після яких вказують
міцність і, через тире, відносне
подовження у відсотках, наприклад ВЧ60-2.

Ковкий
чавун-умовне
назва м'якого та в'язкого чавуну,
одержуваного з білого чавуну виливком
та подальшою термічною обробкою.
Використовується тривалий відпал,
внаслідок якого відбувається розпад
цементиту з утворенням графіту, то
є процес графітизації, і тому
такий відпал називають графітизуючим.

Ковкий чавун, як
і сірий, складається зі сталі основи і
містить вуглець у вигляді графіту, проте
графітові включення в ковкому чавуні
інші, ніж у звичайному сірому чавуні. Різниця
у тому, що включення графіту в ковком
чавуні розташовані у формі пластівців,
які виходять при відпалі, та
ізольовані один від одного, в результаті
чого металева основа менша
роз'єднана, і чавун має деяку
в'язкістю та пластичністю. Через свою
пластівеподібної форми та способу отримання
(відпал) графіт у ковкому чавуні часто
називають вуглецем відпалу. Ковкий чавун
отримав свою назву через підвищену
пластичності та в'язкості (хоча обробці
тиском не піддається).

Ковкий чавун
має підвищену міцність при
розтягнення та високим опором
удару. З ковкого чавуну виготовляють
деталі складної форми: картери заднього
мосту автомобілів, гальмівні колодки,
трійники, косинці і т.д.

Маркується ковка
чавун двома літерами та двома числами,
наприклад, КЧ 370-12. Літери КЧ означають кування
чавун, перше число-межа міцності
(у МПа) на розрив, друге число -
відносне подовження (у відсотках),
характеризує пластичність чавуну.

Високоміцний
чавун –
чавун, що має графітні включення
сфероїдальної форми. Графіт сфероїдальний
форми має менше відношення його
поверхні до обсягу, що визначає
найбільшу суцільність металевої
основи, а отже, і міцність
чавуну.

Високоміцний
чавун найчастіше застосовується для
виготовлення виробів відповідального
призначення в машинобудуванні, а також
для виробництва високоміцних труб
(водопостачання, водовідведення, газо-,
нафтопроводи). Вироби та труби з
Високоміцного чавуну відрізняються
високою міцністю, довговічністю,
високими експлуатаційними властивостями.

studfiles.net

Історія чавунного лиття. Від Стародавнього Китаю до сучасності

Чавун - це метал з тисячолітньою історією, своїм корінням пішла в епоху до нашої ери. Розповідаючи про нього, не можна не звернутися до хроніки розвитку ливарної справи загалом.

Мідно-кам'яний вік

Перші свідчення виникнення металургії датуються V-VI тисячоліттям до нашої ери.

У той час людині, яка ще використовує камінь для створення гармат, трапляються мідні самородки. Приймаючи їх за каміння та обробляючи звичним способом, ударяючи один об одного, стає ясно, що самородок не відколюється, а деформується і йому можна надати необхідної форми. Історики називають цей метод холодним куванням.

Мідь активно замістила собою камінь. Голки, рибальські гачки, кинджали, наконечники копій та стріл робити стало набагато простіше, а їхня якість значно перевищувала кам'яні та кістяні аналоги.

Згодом люди навчилися надавати міцності металу рахунок його проковки, що дозволило створювати складніші і довговічні сокири і мотики.

Перехід на мідні знаряддя праці вплинув і розвиток людства на той час загалом, стало більш досконалої обробка дерева, з'явилася можливість робити дрібніші деталі. Вчені довели, що на територіях, де активно використовували мідь, і поява колеса сталася раніше. Це доводить, що розвиток людства безпосередньо з розвитком металургії.

Бронзовий вік

Навчившись створювати бронзу – сплав із олова та міді, людство вступило в Бронзове століття.

Як людина винайшла цей сплав точно не відомо. Більшість істориків вважають, що це сталося з чистого випадку, коли в розплавлену мідь потрапило олово. Результат вразив мимовільних винахідників, метал був значно міцнішим і більш пристосований до заточування. Завдяки властивостям бронзи людство почало активно використовувати її в побуті та на війні.

Протягом цілого тисячоліття люди готували їжу у бронзових казанках, воювали бронзовими мечами. Але, як швидкоплинний час, змінюються тисячоліття, одні підвалини та технології замінюються іншими.

Залізний вік

Історики вважають, що залізо добути було набагато простіше, ніж мідь або олово, адже воно зустрічається у вигляді окису та закису повсюдно, чого не скажеш про інші метали.

Чому ж люди раніше не почали використовувати залізо? Відповідь дуже проста, її виробництво - це трудомісткий і складний процес, що проходить у кілька етапів. Процес, щоб вивчити і зрозуміти, який потрібно було не одне століття розвитку людства. Недарма металурги тих часів вважалися чаклунами, які творять невідомі, магічні речі.

Перші згадки про чавун

Країною, в якій вперше стали виплавляти чавун, вважається Китай, історичний факт датується V-VI століттям до нашої ери. У піднебесній чавунні вироби були дуже популярними, з чавуну виробляли монети, зброю, предмети домашнього начиння.

У Китаї виробили перший чавунний посуд, називався він чавунний вок - це сковорода з тонкими стінками діаметром до одного метра. Дуже популярна в китайських сім'ях, хоч і дорога.

Збереглося безліч чавунних виливків, наприклад чавунний лев 5 метрів завдовжки і 6 метрів заввишки. Вчені підтверджують, що статуя була відлита за один раз, що говорить про велику майстерність металургів піднебесної.

Одним із найнезвичайніших чавунних виробів того часу вважаються стіни врізаної в скелю гробниці, суцільним шаром відлиті з чавуну, щоб надійно закрити вхід.

Раннє виробництво та масштабні обсяги використання чавуну в стародавньому світі не означають, що крім нього не було інших металів, археологами знайдено зброю та предмети домашнього вжитку зі сталі, бронзи, міді. Але чавун багато в чому переважає інші матеріали. Багато в чому це пояснюється меншою температурою плавлення китайського чавуну порівняно з бронзою на 100 градусів.

Чавунне виробництво в Європі та Росії

Європейські ж країни дізналися про чавун тільки в XIV-XVI столітті нашої ери, багато в чому завдяки Росії, яка займалася експортом чавунних гармат та ядер.

Триста років татаро-монгольського ярма і близькість Монголії до Китаю, вплинули більш раннє поява чавунного виробництва на Русі, ніж у Європі.

На той час чавун здебільшого застосовувався в артилерії – з нього робили гармати різних розмірів та ядра до них.

Не тільки Росія, а й увесь світ за активний розвиток чавунного виробництва завдячує Петру Великому, який розпочав наприкінці XVII століття великі перетворення на металургійну промисловість. У ті часи чавун вийшов за рамки застосування лише в артилерії. Почалося розвиток художнього лиття.

Нова столиця Російської Імперії була сповнена огорожами, лавками та іншими елементами тонкого чавунного лиття. Завдяки чавуну також зазнала значних змін пічна справа – у печі з'явилися чавунні засувки та пічні дверцята, стійкі до високих температур та запобігання проникненню диму в приміщення. Більш того почали з'являтися чавунні прикраси, які своєю красою не поступаються дорогоцінним металам.

Англія, Франція, Німеччина старанно переймали технології у російських майстрів, вважаючи їх найефективнішими і досконалими тоді.

Чавун в епоху інформаційних технологій

У XXI столітті розвиток металургії продовжує невпинно рухатися вперед. Супер-легкі, супер-міцні, супер-еластичні сплави - що тільки не придумає світлий людський розум, але за дві з половиною тисячі років заміни чавуну все ще не знайдено.

Пічна фурнітура, художні вироби, елементи воріт та огорож, посуд та багато іншого, аж до важкої промисловості. Ставши невід'ємною частиною нашого побуту, важко уявити сучасне життя без чавунних виробів.

chuguntv.ru

види, склад, формула, виробництво, застосування

Напевно, багато хто стикався в побуті або ж на виробництві з чавунними виробами. Цей матеріал має гарну міцність і чудові ливарні якості.

Чавун це сталевий, або правильніше сказати, залізовуглецевий сплав, що складається з заліза та вуглецю, який має об'єм від 2,14% до максимальних 6,67% і може входити до складу як цементит або графіт. Чавун за визначенням відноситься до машинобудівного матеріалу, що відрізняється дешевизною, а також простотою у виробництві і є основою для виплавки сталі. Його одержання відноситься до складних хімічних процесів, що протікають на певних стадіях виробництва.

Основні характеристики та склад

Цей сплав крім заліза з вуглецем включає додаткові домішки, що впливають на його властивості. Різноманітний склад чавуну забезпечує йому високу твердість, плинність, підвищує крихкість. До нього включаються: сірка, кремній, марганець, фосфор. Сплав чавуну через вхідний вуглецю має високі показники за твердістю, але при цьому знижується ковкість, а також пластичність речовини. Для надання металу особливих характеристик додаються деякі присадки. Як легуючі компоненти застосовуються: нікель, ванадій, а також хром, алюміній. Формула чавуну складається із залізовуглецевої основи з додатковими включеннями. Має щільність близько 7,2 г/см3, що є досить високим значенням для металевих з'єднань.

Складається чавун із кількох компонентів, через що властивості його варіацій можуть суттєво відрізнятися. Крім вуглецю та заліза, склад включає до 2% марганцю, 1,2% фосфору, 4,3% кремнію та до 0,07% сірки. Кремній відповідає за стан рідинної плинності, значно покращує ливарні якості, а також робить м'якшим. Для посилення міцності використовують марганець. Додавання сірки знижує тугоплавкість і знижує його рідину. Крім того, вона надає шкідливий вплив, що проявляється у появі на гарячих виливках тріщин (червоноламкість). Наявність фосфору знижує механічні властивості, проте дає змогу відливати предмети складної форми.

Структура чавуну виглядає як металева основа із включеннями з графіту. Залежно від виду включає перліт, пластинчастий графіт, а також ледебурит. Дані елементи визначають його характеристики і присутні в різних кількостях або повністю відсутні.

Температура плавлення становить від мінімальних 1160 °С до максимальних 1250 °С. Має високі антикорозійні показники, активно протидіє як сухій (хімічній), так і вологій корозії. Завдяки йому з'явилася на світ нержавіюча сталь – сталевий сплав, що має високий вміст хромової складової.

Галузь застосування

Чавун широко використовується в машинобудуванні при відливанні різноманітних деталей. Застосовується виготовлення колінчастих валів, і навіть рухових блоків. Крім того, виготовляються високоякісні колодки, що мають високу стійкість до тертя. Застосовуються за низьких температур, де застосовується виключно чавун завдяки своїм високим експлуатаційним властивостям. Дані якості використовують при виробництві різних елементів машин, де використовують чавунний сплав для роботи в жорсткому кліматі. Цей матеріал широко застосовується металургами завдяки чудовим ливарним характеристикам та невисокій ціні. Відлиті вироби мають високу зносостійкість, підвищену міцність.

Багато сантехнічних деталей також виготовляються із чавунної основи. Це батареї, радіатори опалення, труби, ванни, різноманітні раковини з мийками. Багато виробів служать і донині, хоча встановлювалися кілька десятиліть тому. Ці предмети зберігають початковий вигляд довгі роки і вимагають проведення реставраційних робіт. Крім того, чавунний посуд вважається одним із найзручніших при приготуванні багатьох страв.

Різновиди

Чавунний сплав за своїми характеристиками поділяється на передільний, а також ливарний. Перший застосовують при виплавці сталі, використовуючи киснево-конвертерний метод. Цей вид відрізняється зниженою кількістю марганцю та кремнію. Ливарний чавунний матеріал служить для численних деталей. Зразки виробів із цієї основи можна побачити на відповідних фото.

До особливого різновиду відносяться нікельхромисті сплави (ніхарди). До них відноситься низьковуглецевий, а також високовуглецевий чавун. Перший відрізняється посиленою міцністю, а другий – підвищеною зносостійкістю. Основними різновидами є білий та сірий сплави. Ці матеріали відрізняються вмістом вуглецю, а також властивостями. Крім того, активно використовуються ковкі, леговані та високоміцні види.

Сірий

Сірі чавуни мають низьку пластичність, в'язкість, легко піддаються різанні під час обробки. Застосовуються при виготовленні невідповідальних деталей, а також елементів, що працюють на зношування. У сірому чавуні вуглець міститься як графіту, перліту чи феррито-перліту. Його кількість становить близько 2,5%, що забезпечує високу міцність виробів. З сірого сплаву виготовляють корпуси різного промислового обладнання, зубчасті шестерні, кронштейни, втулки. Матеріал, що містить високу кількість фосфору (порядку 0,3 – 1,2 %) має гарну рідину і застосовується в художньому лиття.

Білий

Містить багато вуглецю (понад 3 %), представленого як цементиту чи карбіду. Білий колір у місці розлому даного матеріалу дав назву та з'єднання. Сплав цього виду має підвищену ламкість, а також крихкість, що значно звужує сферу використання. На його основі виробляють деталі хитромудрої форми для виконання статичних функцій без впливу значних навантажень. Технічні характеристики білого матеріалу можна поліпшити шляхом додавання компонентів, що легують. І тому використовується нікель, хром, набагато рідше – алюміній чи ванадій. Марка з такими присадками називається сормайт. Її використовують як нагрівальний елемент у різноманітних пристроях. Сормайт відрізняється стабільними характеристиками при температурних значеннях трохи більше +900 °З. Цей матеріал є основою при виготовленні звичайних побутових ванн.

Ковкий

Цей вид одержують із білого шляхом виливки з подальшою термообробкою. У цьому застосовується відпал тривалого впливу, у якому цементит розпадається, утворюючи графіт. Цей процес отримав назву графітизація з утворенням у структурі вуглецевих пластівців. Графіт набуває такої форми завдяки тривалому відпалу. Це позитивно впливає на металеву основу, яка стає більш цільною, пластичною та в'язкою.

Ковкий чавун чудово експлуатується при знижених температурах і не дуже чутливий до надрізів. Застосовується при виготовленні елементів, що працюють при безперервному терті. Крім цього, ковкий метал служить основою для виробів дуже складної конфігурації: косинці, гальмівні колодки, трійники, автомобільні картери для задніх мостів та інших конструкцій. Поліпшення властивостей досягається шляхом додавання бору, телуру, магнію.

Високоміцний

Має підвищену міцність і використовується для отримання виробів відповідального призначення, а в деяких випадках замінює навіть сталь. Цей високоміцний чавун отримують додаванням до сірого виду особливих домішок (церій, кальцій, ітрій, магній). З нього виробляють шестірні, поршні, колінчасті вали та інші деталі. Висока теплопровідність дозволяє відливати елементи для опалювальних вузлів та трубопроводів.

Легований

Чавунний сплав легованого виду містить додаткові домішки. До складу входять у підвищеному вмісті титан, нікель, хром, цирконій, ванадій, молібден, алюміній та інші елементи. Вони надають високої міцності, твердості, зносостійкості. Застосовуються леговані матеріали під час виробництва деталей механізмів, які взаємодіють із газовими, агресивними середовищами, і навіть які працюють під впливом водних розчинів.

Переваги металу

Цей метал відносять до матеріалів, вироблених чорної металургією. Його часто порівнюють зі сталлю щодо тих чи інших характеристик. Зроблений із чавуну предмет має невисоку вартість порівняно із сталевим аналогом. Крім цього, чавунні елементи мають меншу вагу та міцність. Ці властивості чавуну значно розширюються за рахунок використання різних добавок до сплавів. Його параметри мають такі позитивні якості:

екологічно чистий матеріал, що використовується при виробництві побутових предметів, у тому числі посуду;
стійкий до кислотно-лужного середовища;
гігієнічний;
здатність тривалого збереження температури;
деякі види мають міцність, порівнянну зі сталлю;
тривалість експлуатації, за якої його якісні показники тільки покращуються;
повна нешкідливість для організму.

Виробництво

Отримання чавунного сплаву відноситься до матеріаломістких та витратних процесів. На виплавку однієї тонни матеріалу потрібно близько 900 л звичайної води та близько 550 кг коксу. Температура плавлення становить близько +1200 °С, що потребує наявності специфічного плавильного обладнання. Для отримання маси необхідна руда, де масова частка заліза, що міститься, становить понад 70 %. Збіднені рудні породи не використовуються через економічну неефективність.

Матеріал виплавляють у спеціальних доменних печах. Там залізна руда проходить повний технологічний цикл, починаючи з відновлення оксидів руди та закінчуючи отриманням на виході чавунного сплаву. Лиття матеріалу вимагає наявності палива: коксу, термоантрациту, а також природного газу. Після закінчення відновного процесу залізо у твердій формі міститься в особливу частину печі для розчинення в ньому вуглецю. Після взаємодії виходить чавунна маса, яка у рідкому вигляді опускається вниз. Нерозплавлені домішки виштовхуються на поверхню і потім видаляються. Цей шлак застосовується для численних матеріалів. Після видалення з розплаву непотрібних частинок проводять додавання присадок для отримання певних марок чавунних сплавів.

Чавун почали застосовувати багато десятиліть тому. Цей матеріал має особливі експлуатаційні характеристики, які відрізняються від властивих сталі. Виробництво чавуну, незважаючи на появу великої кількості різних сплавів, налагоджено у багатьох країнах. Щоб визначити властивості чавуну, слід розглянути особливості його хімічного складу, чого залежать ті чи інші фізичні якості.

Хімічний склад чавуну є важливим фактором, який багато в чому визначає механічні властивості одержуваних виливків. Крім цього, на багато властивостей впливає механізми первинної та вторинної кристалізації.

Розглядаючи хімічний склад чавуну слід зазначити, що до нього, крім заліза та вуглецю, обов'язково входять такі елементи:

Кремній (концентрація трохи більше 4,3%). Цей елемент сприятливо впливає на чавун, роблячи його м'якшим і покращуючи його ливарні властивості. Однак надто висока концентрація може зробити матеріал сприйнятливішим до пластичної деформації.
Марганець (трохи більше 2%). За рахунок додавання цього елемента до складу суттєво збільшується міцність матеріалу. Однак занадто велика концентрація може спричинити крихкість структури.
Сірка відноситься до шкідливих домішок, які можуть суттєво погіршувати експлуатаційні якості матеріалу. Як правило, концентрація сірки у складі чавуну вбирається у показника 0,07%. Сірка стає причиною появи тріщин при нагріванні складу.
Фосфор міститься у складі концентрації менше 1,2%. Підвищення концентрації фосфору у складі стає причиною появи тріщин при охолодженні складу. Крім цього, цей елемент стає причиною погіршення інших механічних якостей.

Як і в багатьох інших складах, найважливішим із хімічних елементів чавуну є вуглець. Від його концентрації та виду залежить різновид матеріалу. Структура чавуну може істотно відрізнятися залежно від технології виробництва.

Фізичні властивості

Чавун набув широкого поширення завдяки привабливим фізичним якостям:

Вартість матеріалу істотно нижча за вартість інших сплавів. Саме тому його застосовують для створення різних виробів.
Розглядаючи щільність чавуну, відзначимо, що цей показник істотно нижчий, ніж у сталі, за рахунок чого матеріал стає набагато легшим.
Температура плавлення чавуну може дещо відрізнятися залежно від його структури, у більшості випадків становить 1200 градусів Цельсія. За рахунок включення до складу різних добавок температура плавлення чавуну може суттєво підвищуватись або зменшуватись.
При виборі матеріалу багато хто приділяє увагу тому, що колір чавуну може дещо відрізнятися залежно від структури та хімічного складу.

Температура кипіння чавуну багато в чому залежить від хімічного складу. Для того, щоб розглянути фізичні властивості матеріалу, слід приділити увагу кожному його різновиду. Інша структура та хімічний склад стають причиною надання інших фізико-механічних якостей.

Технологія виробництва

Виплавка чавуну проводиться протягом кількох десятиліть, що пов'язано з його унікальними експлуатаційними властивостями. Багато різновидів сплавів визначає застосування спеціальних правил маркування. Маркування чавунів проводиться так:

Ливарні позначаються літерою Л.
Сірий набув широкого поширення, на його позначення застосовується поєднання букв «СЧ».
Ковкий позначають КЧ.
Граничний чи білий позначають буквою П.
Антифрикційний чи сірий позначають АЧС.
Леговані чавуни можуть мати найрізноманітніший хімічний склад і позначаються буквою «Ч».

Технологія виробництва чавуну передбачає проведення кількох етапів, які дозволяють отримати потрібну структуру. Розглядаючи процес отримання чавуну, відзначимо такі моменти:

Виробництво проводиться у спеціальних доменних печах.
Легований і жаростійкий чавун можуть виходити при використанні як сировина залізної руди.
Технологія представлена у відновленні оксидів заліза руди. В результаті перебудови кристалічних ґрат і зміни структури на виході виходить матеріал, який називають чавуном.
Розглядаючи методи виробництва, відзначимо, що особливості технології також полягають у застосовуваних матеріалах – коксах. Під коксом мають на увазі природний газ або термоантрацит, що виступають як паливо.
Виготовлення чавуну передбачає відпустку заліза у твердій формі при застосуванні спеціальної печі. На цьому етапі виходить рідкий чавун.

Устаткування для чавуну може істотно відрізнятися. Крім цього, технологія виробництва, що застосовується, багато в чому визначає те, який буде отриманий матеріал. Прикладом можна назвати виробництво ВЧШГ, яке пов'язане з наданням структурі незвичайної форми.

Різновиди чавуну

Існує досить велика кількість різновидів матеріалу, що розглядається. Класифікація чавунів багато в чому залежить від структури та хімічного складу. Виділяють такі види чавуну:

Кожен різновид чавуну має свою особливу структуру і хімічний склад, які визначають область застосування.

Застосування

Через особливі фізико-механічні якості застосування чавуну стало можливим у різних сферах:

Для виробництва різних деталей у машинобудівній галузі. Протягом багатьох років саме цей сплав застосовується при виготовленні різних деталей для двигуна внутрішнього згоряння. При цьому автовиробники змінюють основні властивості матеріалу шляхом його легування, що необхідно для досягнення унікальних якостей. Крім цього, велике поширення набули гальмівні колодки з даного сплаву.
Вироби із чавуну можуть витримувати вплив низької температури. Тому матеріал застосовується при виробництві техніки та інструментів, які експлуатуються у жорстких кліматичних умовах.
Цінується чавун у металургійній галузі. Це пов'язано з невисокою вартістю, яка багато в чому залежить від концентрації вуглецю та особливостей одержуваної структури. Високі ливарні якості також роблять матеріал привабливішим. Вироби, що виходять, характеризуються високою міцністю і зносостійкістю.
Протягом кількох останніх десятиліть сплав, що розглядається, широко застосовується при виготовленні сантехнічного обладнання. Це з високими антикорозійними здібностями, і навіть можливістю отримання виробів різної форми. Прикладом можна назвати чавунні ванни та радіатори, різні труби, батареї та мийки. Незважаючи на появу матеріалів, які могли б замінити чавун, такі вироби користуються великою популярністю. Це з тим, що вони зберігають первозданний вигляд протягом тривалого експлуатації.
Застосовується сплав для виготовлення різних декоративних елементів, що пов'язано з високими ливарними якостями. Прикладом можна назвати ґрати для поручнів, різні статуетки та багато іншого.

Крім цього, область застосування залежить від нижченаведених властивостей даного матеріалу:

Деякі марки мають високу міцність, яка характерна для сталі. Саме тому матеріал застосовується навіть після сучасних сплавів.
Чавунні вироби можуть протягом тривалого періоду зберігати тепло. При цьому теплова енергія може поступово поширюватися по матеріалу. Ці якості стали використовуватися для виготовлення опалювальних радіаторів або інших подібних виробів.
Вважають, що чавун – екологічно чистий матеріал. Саме тому його часто застосовують при виготовленні різного посуду, наприклад, казана.
Висока стійкість до дії кислотно-лужного середовища.
Висока гігієнічність, оскільки всі забруднюючі речовини можуть легко видалятися з поверхні.
Цей матеріал характеризується досить тривалим терміном служби за умови дотримання рекомендацій з експлуатації.
Хімічні речовини, що входять до складу, не можуть завдати шкоди здоров'ю.

На закінчення відзначимо, що давно відкрита технологія виробництва матеріалу, що розглядається, протягом багатьох років залишалася практично незмінною. Це пов'язано з тим, що за відносно невисоких витрат можна отримати великий обсяг розплавленого сплаву. На сьогоднішній день часто проводиться виробництво матеріалу з брухту, що дозволяє ще значною мірою знизити собівартість одержуваного продукту.

Сплави заліза з вуглецем, у яких вміст вуглецю понад 1,7% називаються чавунами.

Чавуни розрізняються за структурою, способами виготовлення, хімічним складом та призначенням.
За структурою чавуни бувають сірі, білі та ковкі. За способами виготовлення-звичайні та модифіковані.
За хімічним складом чавуни розрізняють не леговані та леговані, тобто такі, у складі яких є спеціальні домішки.

Сірий чавун

Сірий чавун найбільше широко застосовується в машинобудуванні для виливків з нього різних деталей машин. Він характеризується тим, що вуглець у ньому перебуває у вільному стані як графіту. Тому сірий чавун добре обробляється різальними інструментами. У зламі він має сірий та темно-сірий колір. Виходить сірий чавун шляхом повільного охолодження після плавлення чи нагрівання. Одержанню сірого чавуну також сприяє збільшення його складу вмісту вуглецю і кремнію.
Механічні якості сірого чавуну залежить від його структури.
За структурою сірий чавун буває:

ферито-графнтовий,
ферито-дерліто-графітовий та
перліто-графітовий.

Якщо сірий чавун швидко охолоджувати після плавлення, він відбілюється, т. е. стає дуже тендітним і твердим. Сірий чавун у кілька разів краще працює на стиск, ніж на розтягування.

Сірий чавун досить добре зварюється із застосуванням попереднього підігріву і як присадковий матеріал спеціальних чавунних стрижнів з підвищеним вмістом вуглецю і кремнію. Зварювання без попереднього підігріву утруднене внаслідок відбілювання чавуну в зонах шва.

Білий чавун

Білий чавун застосовується в машинобудуванні в значно менших кількостях, ніж сірий. Він є сплавом заліза з вуглецем, в якому вуглець знаходиться у вигляді хімічної сполуки з залізом. Білий чавун дуже тендітний і твердий. Він не піддається механічній обробці різальними інструментами і застосовується для відливання деталей, що не потребують обробки, або шліфується абразивними колами. У машинобудуванні застосовується білий чавун як звичайний, і легований.

Зварювання білого чавуну дуже скрутне у зв'язку з утворенням тріщин при нагріванні та охолодженні, а також через неоднорідність структури, що утворюється в місці зварювання.

Ковкий чавун

Ковкий чавун зазвичай отримують з виливків білого чавуну шляхом тривалого томлення їх у печах при температурі 800-950°С, Існують два способи отримання чавуну ковкого: американський і європейський.

При американському способі томління проводиться в піску при температурі 800-850°С. При цьому вуглець із хімічно зв'язаного стану переходить у вільний стан у вигляді графіту, розташовуючись між зернами чистого заліза. Чавун набуває в'язкості, чому і називається ковким.

При європейському способі томління виливків проводиться в залізній руді при температурі 850-950 °. При цьому вуглець з хімічно пов'язаного стану з поверхні виливків переходить у залізну руду і таким шляхом поверхня виливків знеугледжується і стає м'якою, чому і чавун називається ковким, хоча серцевина залишається крихкою.

У позначеннях марок ковкого чавуну після букв пишеться число, що показує середню величину межі міцності при розриві кг/мм2, а потім число, що показує подовження в %.

Наприклад КЧ37-12 позначає ковкий чавун, з межею міцності, що дорівнює 37 кг/мм2, і подовженням 12%.
Зварювання ковкого чавуну пов'язане з утрудненнями у зв'язку з відбілюванням чавуну в зоні шва.

Модифікований чавун

Модифікований чавун відрізняється від звичайного сірого чавуну тим, що в ньому більша кількість вуглецю знаходиться у вигляді графіту, ніж у сірому чавуні.

Модифікація полягає в тому, що при плавленні чавуну в рідкий метал додається деяка кількість присадок, що сприяють виділенню вуглецю у вигляді графіту при затвердінні та охолодженні. Цей процес модифікації за однакового хімічного складу чавуну значно підвищує механічні властивості чавуну і є дуже важливим. Позначення марок модифікованого чавуну подібно до позначення марок сірого чавуну.

Сьогодні майже немає жодної сфери життя людини, де б не застосовувався чавун. Цей матеріал відомий людству вже досить давно і чудово зарекомендував себе практично. Чавунне лиття - основа великої множини деталей, вузлів і механізмів, а в деяких випадках навіть самодостатній виріб, здатний виконувати покладені на нього функції. Тому в цій статті ми приділимо найпильнішу увагу даному залізовмісному з'єднанню. Також з'ясуємо, які бувають види чавуну, їх фізичні та хімічні особливості.

Визначення

Чавун - це унікальний сплав заліза і вуглецю, в якому Fe більше 90%, а C - не більше 6,67%, але і не менше 2,14%. Також вуглець може бути в чавуні у вигляді цементиту або графіту.

Вуглець дає сплаву досить високу твердість, проте водночас знижує ковкість і пластичність. У зв'язку з цим чавун є крихким матеріалом. Також певні марки чавуну додають спеціальні присадки, які здатні надати з'єднанню певні властивості. У ролі легуючих елементів можуть бути: нікель, хром, ванадій, алюміній. Показник щільності чавуну дорівнює 7200 кілограмів на метр кубічний. З чого можна дійти невтішного висновку, що вага чавуну - показник, який неможливо назвати маленьким.

Історична довідка

Виплавка чавуну вже досить давно відома людині. Перші згадки про сплав датуються шостою до нашої ери.

Особливості

Технологія виробництва

Перший етап виробництва

Виплавка чавуну відбувається в такий спосіб. У першу чергу в піч засипають руду, а також коксівні які служать для нагнітання і підтримки необхідної температури всередині Крім цього, ці продукти в процесі горіння активно беруть участь у хімічних реакціях, що протікають, в ролі відновників заліза.

Другий етап виробництва

Диференціація

Сучасна класифікація чавунів передбачає поділ цих сплавів на такі типи:

Білі.
Половинчасті.
Сірі з пластинчастим графітом.
Високоміцні з кулястим графітом.
Ковкі.

Давайте розглянемо кожен вид окремо.

Білий чавун

До речі, отримав свою назву завдяки тому, що зовнішній вигляд його зламу – світло-кристалічна, промениста поверхня. Структура цього чавуну є сукупністю ледебуриту, перліту і вторинного цементиту. Якщо ж цей чавун піддають легуванню, то перліт трансформується на троостит, аустеніт або мартенсит.

Половинчастий чавун

Класифікація чавунів буде неповною, якщо не згадати про цей різновид металевого сплаву.

Цей вид чавуну досить крихкий, тому його застосування дуже обмежене. Сама ж назва сплав отримав тому, що його злам - поєднання темних та світлих ділянок кристалічної будови.

Найпоширеніший машинобудівний матеріал

Графіт у такому чавуні має пластинчасту форму. При цьому не потрібна спеціальна модифікація.

Сірий чавун добре піддається обробці. Структура сплаву може бути такою:

Феріто-графітової.
Ферито-перліт-графітової.
Перліто-графітовий.

Позначення даного чавуну відбувається за таким принципом: СЧ 25-52. Дві літери сигналізують про те, що це саме сірий чавун, число 25 - показник межі міцності при розтягуванні (Мпа або кгс/мм 2), число 52 - межа міцності в момент вигину.

Високоміцний чавун

Марки високоміцного чавуну бувають різні, але у загальному вигляді позначення його таке: ВЧ 40-5. Легко здогадатися, що ВЧ - це міцний чавун, число 40 - показник межі міцності при розтягуванні (кгс/мм 2), число 5 - щодо подовження, що виражається у відсотках.

Ковкий чавун

У промисловості ковкий чавун виробляється найчастіше з феритною основою, що забезпечує більшу пластичність.

В цілому ж, виходить з виливків білого чавуну завдяки тривалому томлінню в печах, нагрітих до температури 800-950 градусів за Цельсієм.

На сьогоднішній день є два способи виготовлення ковкого чавуну: європейський та американський.

Маркування ковкого чавуну: КЧ 40-6, де КЧ - це, очевидно ковкий чавун; 40 - показник міцності при розтягуванні; 6 - відносне подовження,%.

Інші показники

Що стосується поділу чавунів за міцністю, то тут застосовується така класифікація:

Звичайна міцність: σв до 20 кг/мм 2 .
Підвищена міцність: σв = 20 - 38 кг/мм 2 .
Висока міцність: в = 40 кг/мм 2 і вище.

За пластичністю чавуни поділяються на:

Непластичні – відносне подовження менше 1%.
Малопластичні – від 1% до 5%.
Пластичні – від 5% до 10%.
Підвищеної пластичності – понад 10%.

Вуглець у чавуні може бути у вигляді цементиту (Fe3C) чи графіту. Цементит має світлий колір, має велику твердість і важко піддається механічній обробці. Графіт, навпаки, темного кольору і досить м'який. Залежно від того, яка форма вуглецю переважає у структурі, розрізняють: білий, сірий, ковкий та високоміцні чавуни. Чавуни містять постійні домішки (Si, Mn, S, P), а деяких випадках також легуючі елементи (Cr, Ni, V, Al та інших.).

Білий чавун- вид чавуну, в якому вуглець у зв'язаному стані знаходиться у вигляді цементиту, у зламі має білий колір та металевий блиск. У структурі такого чавуну відсутні видимі включення графіту і лише незначна його частина (0,03-0,30%) виявляється тонкими методами хімічного аналізу чи візуально при великих збільшеннях. Виливки білого чавуну мають зносостійкість, відносну жаростійкість і корозійну стійкість. Міцність білого чавуну знижується, а твердість збільшується зі збільшенням вмісту в ньому вуглецю.

Білий чавун дуже твердий, майже не піддається механічній обробці і тому не застосовується для виготовлення деталей, а використовується для переробки в сталь і для виготовлення деталей з чавуну. Такий чавун називається також граничним.

Сірий чавун- сплав заліза, кремнію (від 1,2-3,5%) і вуглецю, що містить також постійні домішки Mn, P, S. У структурі таких чавунів більшість або весь вуглець знаходиться у вигляді графіту пластинчастої форми. Злам такого чавуну через наявність графіту має сірий колір. Окремим різновидом (групою марок) сірого чавуну є високоміцний чавун з графітом глобулярної (кулястої) форми, що досягається шляхом його модифікування магнієм (Mg), церієм (Ce) або іншими елементами.

Сірий чавун характеризується високими ливарними властивостями (низька температура кристалізації, плинність у рідкому стані, мала усадка) і є основним матеріалом для лиття. Він широко застосовується в машинобудуванні для відливання станин верстатів та механізмів, поршнів, циліндрів.

Висока крихкість, властивасірим чавунам внаслідок наявності в їх структурі графіту, унеможливлює їх застосування для деталей, що працюють в основному «на розтяг» або «на вигин»; чавуни використовуються лише під час роботи «на стиск».

Сірий чавун маркується літерами СЧ, після яких вказують гарантоване значення межі міцності кг/мм², наприклад СЧ30. Високоміцні чавуни маркуються буквами ВЧ , після яких вказують міцність і через тире, відносне подовження у відсотках, наприклад ВЧ60-2.

Ковкий чавун-Умовна назва м'якого і в'язкого чавуну, що отримується з білого чавуну виливком і подальшою термічною обробкою. Використовується тривалий відпал, у результаті якого відбувається розпад цементиту із заснуванням графіту, тобто процес графітизації, і тому такий відпал називають графітизуючим.

Ковкий чавун, як і сірий, складається зі сталі основи і містить вуглець у вигляді графіту, проте графітові включення в ковкому чавуні інші, ніж у звичайному сірому чавуні. Різниця в тому, що включення графіту в ковкому чавуні розташовані у формі пластівців, які виходять при відпалі, і ізольовані один від одного, в результаті чого металева основа менш роз'єднана, і чавун має деяку в'язкість і пластичність. Через свою пластівцеву форму і спосіб отримання (відпал) графіт в ковкому чавуні часто називають вуглецем відпалу. Ковкий чавун отримав свою назву через підвищену пластичність та в'язкість (хоча обробці тиском не піддається).

Ковкий чавун має підвищену міцність при розтягуванні і високий опір удару. З ковкого чавуну виготовляють деталі складної форми: картери заднього мосту автомобілів, гальмівні колодки, трійники, косинці і т.д.

Маркується ковкий чавун двома літерами та двома числами, наприклад КЧ 370-12. Літери КЧ означають кування чавуну, перше число-межа міцності (в МПа) на розрив, друге число - відносне подовження (у відсотках), що характеризує пластичність чавуну.

Високоміцний чавун- Чавун, що має графітні включення сфероїдальної форми. Графіт сфероїдальної форми має менше відношення його поверхні до об'єму, що визначає найбільшу суцільність металевої основи, а отже, і міцність чавуну.

Високоміцний чавун найчастіше застосовується виготовлення виробів відповідального призначення у машинобудуванні, і навіть для виробництва високоміцних труб (водопостачання, водовідведення, газо-, нефте-проводы). Вироби та труби з Високоміцного чавуну відрізняються високою міцністю, довговічністю, високими експлуатаційними властивостями.