Для чего используют цветной чугун

Чугун

Чугун начали применять много десятилетий назад. Этот материал обладает особыми эксплуатационными характеристиками, которые отличаются от свойственных стали. Производство чугуна, несмотря на появление большого количества различных сплавов, налажено во многих странах. Для того чтобы определить свойства чугуна, следует рассмотреть особенности его химического состава, от чего зависят те или иные физические качества.

Химический состав чугуна является важным фактором, который во многом определяет механические свойства получаемых отливок. Кроме этого, на многие свойства оказывает влияние механизмы первичной и вторичной кристаллизации.

Содержание углерода в чугуне может варьироваться в пределах от 2,14 до 6,67 процентов. Современные технологии производства позволяют с высокой точностью контролировать концентрацию всех элементов в составе, за счет чего снижается показатель хрупкости и увеличиваются другие эксплуатационные характеристики.

Рассматривая химический состав чугуна следует отметить, что в него, кроме железа и углерода, обязательно входят следующие элементы:

  1. Кремний (концентрация не более 4,3%). Данный элемент оказывает благоприятное воздействие на чугун, делая его более мягким и улучшая его литейные свойства. Однако слишком высокая концентрация может сделать материал более восприимчивым к пластичной деформации.
  2. Марганец (не более 2%). За счет добавления этого элемента в состав существенно увеличивается прочность материала. Однако слишком большая концентрация может стать причиной хрупкости структуры.
  3. Сера относится к вредным примесям, который могут существенно ухудшать эксплуатационные качества материала. Как правило, концентрация серы в составе чугуна не превышает показателя 0,07%. Сера становится причиной появления трещин при нагреве состава.
  4. Фосфор содержится в составе в концентрации менее 1,2%. Повышение концентрации фосфора в составе становится причиной появления трещин при охлаждении состава. Кроме этого, данный элемент становится причиной ухудшения других механических качеств.

Как и во многих других составах, наиболее важным из химических элементов чугуна является углерод. От его концентрации и вида зависит разновидность материала. Структура чугуна может существенно различаться в зависимости от применяемой технологии производства.

Физический свойства

Чугун получил широкое распространение благодаря привлекательным физическим качествам:

  1. Стоимость материала существенно ниже стоимости других сплавов. Именно поэтому его применяют для создания самых различных изделий.
  2. Рассматривая плотность чугуна, отметим, что данный показатель существенно ниже, чем у стали, за счет чего материал становится намного легче.
  3. Температура плавления чугуна может несколько различаться в зависимости от его структуры, в большинстве случаев составляет 1 200 градусов Цельсия. За счет включения в состав различных добавок температура плавления чугуна может существенно повышаться или уменьшаться.
  4. При выборе материала многие уделяют внимание тому, что цвет чугуна может несколько отличаться в зависимости от структуры и химического состава.

Температура кипения чугуна также во многом зависит от химического состава. Для того, чтобы рассмотреть физические свойства материала, следует уделить внимание каждой его разновидности. Иная структура и химический состав становятся причиной придания иных физико-механических качеств.

Технология производства

Выплавка чугуна проводится на протяжении нескольких десятилетий, что связано с его уникальными эксплуатационными качествами. Большое количество разновидностей сплавов определяет применение особых правил маркировки. Маркировка чугунов проводится следующим образом:

  1. Литейные обозначаются буквой Л.
  2. Серый получил широкое распространение, для его обозначения применяется сочетание букв «СЧ».
  3. Ковкий обозначают КЧ.
  4. Предельный или белый обозначают буквой П.
  5. Антифрикционный или серый обозначают АЧС.
  6. Легированные чугуны могут обладать самым различным химическим составом и обозначаются буквой «Ч».

Технология производства чугуна предусматривает проведение нескольких этапов, которые позволяют получить требуемую структуру. Рассматривая процесс получения чугуна, отметим следующие моменты:

  1. Производство проводится в специальных доменных печах.
  2. Легированный и жаростойкий чугун могут получаться при использовании в качестве сырья железной руды.
  3. Технология представлена в восстановлении оксидов железа руды. В результате перестроения кристаллической решетки и изменения структуры на выходе получается материал, который называют чугуном.
  4. Рассматривая способы производства, отметим, что особенности технологии также заключаются в применяемых материалах – коксах. Под коксом подразумевают природный газ или термоантрацит, выступающие в качестве топлива.
  5. Изготовление чугуна предусматривает отпуск железа в твердой форме при применении специальной печи. На данном этапе получается жидкий чугун.

Оборудование для производства чугуна может существенно отличаться. Кроме этого, применяемая технология производства во многом определяет то, какой будет получен материал. Примером можно назвать производство ВЧШГ, которое связано с приданием структуре необычную форму.

Читайте также:  Как определить олово или алюминий

Разновидности чугуна

Существует довольно большое количество разновидностей рассматриваемого материала. Классификация чугунов во многом зависит от структуры и химического состава. Выделяют следующие виды чугуна:

  1. Серый. Эта разновидность материала характеризуется низкой пластичностью и высокой вязкостью, а также хорошей обрабатываемостью резанием. В составе углерод содержится в виде графита. Область применения – машиностроение; производство деталей, работающих на износ. Как показывает практика, концентрация фосфора может варьироваться в достаточно большом диапазоне: от 0,3 до 1,2%. За счет особого химического состава материал обладает высокой текучестью и часто применяется в художественном литье. Антифрикционный чугун обходится в относительно невысокую стоимость, что также определяет его широкое распространение.
  2. Белый. За счет того, что в этом составе углерод представлен в качестве цементита, структура характеризуется чрезвычайной хрупкостью и повышенной твердостью, а также низкими литейными свойствами и плохой обрабатываемостью резанием. Стоит учитывать, что белый чугун применяется для переделки в сталь или изготовлении ковкого. Очень часто его называют предельным.
  3. Половинчатый характеризуется повышенной устойчивостью к износу, что связано с распределением углерода на цементитную и свободную основу. Часто эта разновидность материала применяется в машиностроении и станкостроении.
  4. Легированный. Для того чтобы придать особые свойства чугуну также проводится его легирование. Легированный чугун обладает повышенной износостойкостью, коррозионной стойкостью за счет включения в состав никеля и хрома, а также меди. Подобные варианты исполнения чугуна получают свое название в зависимости от того, как легирующий элемент использовался при их изготовлении.
  5. Высокопрочный чугун производится путем введения в состав жидкого серого чугуна различных элементов, к примеру, магния и кальция. В результате легирования меняется форма графита – он напоминает шар и при этом не меняет кристаллическую решетку. Стоит учитывать, что по своим свойствам этот металл напоминает углеродистую сталь, применяется, в основном, при изготовлении различных износостойких деталей.
  6. Ковкий. Получают его при переплавке белого чугуна, который следует нагреть до высокой температуры и выдерживать в подобном состоянии. В некоторых случаях для придания составу особых качеств проводится добавление легирующих элементов. Основными свойствами можно назвать высокую вязкость и повышенную степень пластичности. Получил широкое распространение в машиностроительной промышленности.
  7. Специальный. Представляет собой сплав, в который входит большое количество марганца и кремния. Зачастую применяется для удаления кислорода из стали при его производстве или переплавке, за счет чего понижается температура плавления.

Каждая разновидность чугуна обладает своей особой структурой и химическим составом, которые и определяют область применения.

Применение

Из-за особых физико-механических качеств применение чугуна стало возможно в самых различных сферах:

  1. Для производства различных деталей в машиностроительной отрасли. На протяжении многих лет именно этот сплав применяется при изготовлении самых различных деталей для двигателя внутреннего сгорания. При этом автопроизводители проводят изменение основных свойств материала путем его легирования, что необходимо для достижения уникальных качеств. Кроме этого, большое распространение получили тормозные колодки из данного сплава.
  2. Изделия из чугуна могут выдерживать воздействие низкой температуры. Поэтому материал применяется при производстве техники и инструментов, которые эксплуатируются в жестких климатических условиях.
  3. Ценится чугун в металлургической области. Это связано с невысокой стоимостью, которая во многом зависит от концентрации углерода и особенностей получаемой структуры. Высокие литейные качества также делают материал более привлекательным. Получаемые изделия характеризуются высокой прочностью и износостойкостью.
  4. На протяжении нескольких последних десятилетий рассматриваемый сплав широко применяется при изготовлении сантехнического оборудования. Это связано с высокими антикоррозионными способностями, а также возможностью получения изделий самой различной формы. Примером можно назвать чугунные ванны и радиаторы, различные трубы, батареи и мойки. Несмотря на появление материалов, которые могли бы заменить чугун, подобные изделия пользуются большой популярностью. Это связано с тем, что они сохраняют первозданный вид на протяжении длительного периода эксплуатации.
  5. Применяется сплав и для изготовления различных декоративных элементов, что связано с высокими литейными качествами. Примером можно назвать решетку для перил, различные статуэтки и многое другое.

Кроме этого, область применения зависит от нижеприведенных свойств рассматриваемого материала:

  1. Некоторые марки обладают высокой прочностью, которая характерна для стали. Именно поэтому материал применяется даже после появления современных сплавов.
  2. Чугунные изделия могут на протяжении длительного периода сохранять тепло. При этом тепловая энергия может равномерно распространяться по материалу. Эти качества стали использоваться при изготовлении отопительных радиаторов или других подобных изделий.
  3. Принято считать, что чугун – экологически чистый материал. Именно поэтому его часто применяют при изготовлении различной посуды, к примеру, казана.
  4. Высокая стойкость к воздействию кислотно-щелочной среды.
  5. Высокая гигиеничность, так как все загрязняющие вещества могут легко удаляться с поверхности.
  6. Рассматриваемый материал характеризуется достаточно длительным сроком службы при условии соблюдения рекомендаций по эксплуатации.
  7. Входящие в состав химические вещества не могут нанести вреда здоровью.
Читайте также:  Как определить пробу серебра на ложке

В заключение отметим, что давно открытая технология производства рассматриваемого материала на протяжении многих лет оставалась практически неизменной. Это связано с тем, что при относительно невысоких затратах можно было получить большой объем расплавленного сплава. На сегодняшний день часто проводится производство материала из лома, что позволяет еще в большой степени снизить себестоимость получаемого продукта.

Источник

Что делают из чугуна?

Когда-то по количеству выплавленного чугуна и других металлов за год судили об экономическом развитии страны в мировом промышленном масштабе. В связи с этим интересно узнать, что делают из чугуна и где находят применение произведённые чугунные изделия.

Применение в быту

Из чугуна делают самую разную продукцию. Востребованы краны, фитинги, радиаторы и трубы, поддоны для душа. Иногда из него делают и другие сантехнические вещи для дома. Многие антикварные мойки также создавались из чугунных сплавов. Ванны на их основе вполне популярны и в наши дни.

Художественные статуэтки из чугуна служат отличным украшением для интерьера в квартирах и частных домах. Их изготовление стало уже своего рода традицией, о чём свидетельствует, например, каслинское литьё.

Выполненные из литья декоративные изделия могут иметь и другие решения, внешний вид которых подбирается производителем с учетом современных дизайнерских концепций. Геометрические формы, окраска и многие другие черты варьируются произвольно.

Однако только декором в доме дело не ограничивается. Вполне популярны сковороды, казаны, гриль, барбекю, сотейники и другая кухонная утварь из чугуна. Эти изделия можно назвать традиционными для повседневного быта, так как позволяют готовить качественную пищу. Такая посуда и нагреется быстро, и при необходимости сохранит тепло обеда некоторое время стабильным. К тому же она достаточно долговечна.

Отдельная область применения — создание садовой мебели. Уличные столы и скамейки, изготовленные из чугунных сплавов, выглядят довольно декоративно. Их очень трудно сдвинуть с места даже в случаях, когда они совсем не закреплены. Такие скамейки можно увидеть не только на частных территориях, но и на вокзалах, в городских парках и других местах массового посещения. То же самое касается и декоративных решеток. А внутри дома логичным дополнением может стать эксклюзивная кровать ручной работы из чугуна – она точно порадует поклонников этого металла.

Сувениры и подарки

Из чугуна делается немало сувенирной продукции. Некоторые её виды имеют попутно и утилитарное значение, но оно не выходит на первый план. Речь идёт о следующих предметах:

крючки для одежды в форме различных животных;

подставки под горячие продукты;

визитницы и карандашницы;

уже упоминавшиеся ранее статуэтки, в том числе и с оригинальными сюжетами;

подсвечники и канделябры;

дверные ручки и ручки-стучалки;

подарочные комплекты шампуров в тематическом исполнении;

фигурки, стилизованные под насекомых;

Кроме того, очень активно приобретаются и такие изделия из чугуна:

Использование в строительстве

Возможно, складывается впечатление, что из чугуна делают преимущественно предметы с декоративными целями. Но это не так – в строительной практике тому находится убедительное подтверждение. В строительстве в основном применяют серый чугун, а вот белый не ценится, так как он крайне твёрдый и хрупкий. Очень важную роль играет точное исполнение технологии. Арочные чугунные изделия собираются подетально из отлитых готовых блоков.

А также такой сплав находил и продолжает находить применение в производстве канализационных труб и столбовых оснований. Правда, в последнее время распространение более практичных материалов привело к частичному вытеснению этих изделий, выполненных из чугуна. Но и сегодня чугунные радиаторы востребованы довольно широко. Да, они тяжелы и нуждаются в мощных креплениях. Однако их декоративность и надежность не вызывают сомнений.

Решетки на основе чугуна вот уже несколько веков выступают очень хорошим наполнением пространства. Их используют в садах, парках, на обычных дачных участках. Оригинально подобранные линии и тонкие узоры позволяют добиться шикарного внешнего эффекта.

Крупные канализационные трубы тоже продолжают делать из чугуна. Крышки и ограждения водопроводных, канализационных и тепловых коммуникаций также повсеместно производятся из этого материала.

Что еще изготавливают?

Имеются и другие области применения чугунных изделий. Нужно отметить, что их не так уж и мало.

Читайте также:  Как определить температуру металла 200 градусов

В электрической промышленности

В этой сфере в основном применяется ковкий (белый) чугун, так как он обладает специфической сопротивляемостью к воздействию силовых нагрузок. Полученные из него изделия будут изгибаться при механических воздействиях. Вот эти изделия:

крючья электрических изоляторов;

державки кабелей и проводов.

В машиностроении

Чугун применяется в производстве не только готовых изделий для различного применения. Он является отличным сырьем для получения деталей разнообразного назначения, в том числе используемых в условиях интенсивного трения в механизмах. Это:

подпятники и подобные им изделия.

Чугунное поршневое кольцо не редкость в составе ДВС. На основе такого материала делают и кольца уплотнения, и червячные шестеренки. Антифрикционный чугун неплохо заменяет цветные металлы. Последние стоят дорого, поэтому любая оправданная экономия на них оказывается желанной для промышленности. Высокопрочные марки металла с добавлением шаровидного графита используют в особо ответственных деталях. Зачастую ими заменяют поковки и отливки из добротной стали.

А также можно применять чугунный сплав в опорном подшипнике и наконечнике цилиндра. Применяется в поршнях и коленвалах. Отдельно стоит упомянуть получение фрикционных дисков, клапанных коромысел, участков сцеплений. Но и на них перечень выполняемой продукции не заканчивается: состав ответственных изделий будет только расширяться по мере развития технологий машиностроения.

Установлено, что потребительские и конструкционные особенности чугуна превосходны. Его технологические параметры также отвечают всем установленным требованиям. В основном машиностроительная чугунная продукция имеет небольшой вес (не более 1 кг).

Но встречаются и многотонные конструкции, у которых бывают как тонкие, так и толстые стенки. Такие изделия могут быть просто отлитыми или дополнительно подвергнутыми термообработке.

В судостроении

Эта отрасль использует чугунные сплавы не менее широко, чем общее машиностроение. Чугун ценят за приличные литейные характеристики и сравнительно простую механическую обработку. Чугун стоит меньше, чем сталь, а металла для судов и плавсредств требуется много: в результате достигается солидная экономия. Такой сплав заказывают для получения кнехтов, винтов и прочей оснастки. Востребованностью пользуются и видоизмененные за счет модифицирующих примесей чугуны.

В них добавляют:

другие полезные компоненты.

Модифицированные виды чугуна отличаются улучшенными механическими параметрами. На основе таких сплавов можно сделать те же гребные винты и иллюминаторные рамки. Втулки цилиндров тоже допускается изготавливать из них.

На судовые системы в основном отпускают ковкий чугун. Его важными преимуществами перед простым серым сплавом являются повышенная пластичность и меньшая вероятность разрушения при механической нагрузке.

В других областях

Необходимым для станочного производства изделием может стать разметочный стол для металла. Так называют специальную прочную конструкцию, на которую устанавливаются детали, монтируются инструменты. Плиту проектируют так, чтобы она сохраняла свою форму, не наклоняясь и не сдвигаясь при эксплуатации. На поверхности плиты могут быть подготовлены канавки, складывающиеся в квадраты, что позволяет облегчить крепление приспособлений и изделий.

Из чугуна делают неплохие перила. При умелом подходе они превращаются из простого ограждения в произведение искусства. Такие перила отлично воспринимаются и на маршевой, и на витой лестнице, и внутри дома, и на открытых участках.

Подобные изделия впишутся в любые дизайнерские стили. Умелые литейщики выпускают их по выгодной цене и гибко адаптируют под индивидуальные вкусы.

Для ряда людей по нраву придется такой презент, как чугунная подкова. В некоторых случаях ее дополняют пожеланиями. Размер изделия гибко варьируется с учетом потребительских запросов. Подковы могут дополняться подвесками и шнурами.

Чугун активно применяют при создании корпусов и станин промышленного оборудования. Это делает любую конструкцию устойчивее и стабильнее.

Автомобильная промышленность часто заказывает сделанные из чугуна блоки цилиндров. Используют его и для тормозных колодок. В этом случае детали успешно перенесут жесткие трущие воздействия. Чугунными бывают также части бумагоделательных и мукомольных машин. Способность работать при низких температурах очень привлекательна для тракторных узлов и деталей сложных транспортных машин, спецтехники.

Трубы в нефтяной промышленности и нефтедобыче делают исключительно из чугуна. Они отличаются высокими эксплуатационными характеристиками.

Другие возможные области использования:

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни