Чугун

Чугун
Фазы железоуглеродистых сплавов

Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой)
Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)
Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза)
Графит стабильная высокоуглеродистая фаза

Структуры железоуглеродистых сплавов

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
Мартенсит (сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной терагональной решеткой)
Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
Сорбит (дисперсный перлит)
Троостит (высокодисперсный перлит)
Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа

Стали

Конструкционная сталь (до 0, 8 % C)
Инструментальная сталь (до ~2 % C)
Нержавеющая сталь (легированная хромом)
Жаростойкая сталь
Жаропрочная сталь
Высокопрочная сталь

Чугуны

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
Серый чугун (графит в форме пластин)
Ковкий чугун (графит в хлопьях)
Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)


Чугу́н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2, 14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок

.

Содержание

Объемы производства

Мировое производство чугуна в 2009 составило 898, 261 млн тонн, что на 3, 2 % ниже, чем в 2008 году (927, 123 млн т)[1]. Мировая топ-десятка стран-производителей чугуна выглядит следующим образом

:
1 Китай 543, 748 млн т
2 Япония 66, 943 млн т
3 Россия 43, 945 млн т
4 Индия 29, 646 млн т
5 Южная Корея 27, 278 млн т
6 Украина 25, 676 млн т
7 Бразилия 25, 267 млн т
8 Германия 20, 154 млн т
9 США 18, 936 млн т
10 Франция 8, 105 млн т

За четыре месяца 2010 года мировой выпуск чугуна составил 346, 15 млн тонн. Этот результат на 28, 51 % больше по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.[2]

Виды чугуна

Белый чугун

В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна — перлит, ледебурит и цементит. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета излома

.

Серый чугун

Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1, 2- 3, 5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет

.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д

.

Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, Например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна

.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений

.

Половинчатый чугун

В половинчатом чугуне часть углерода (более 0, 8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит

.

Классификация

В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2, 14-4, 3 % углерода), эвтектическим (4, 3 %) или заэвтектическим (4, 3-6, 67 %). Состав сплава влияет на структуру материала

.

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита

.

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом

:

Литература

Примечания

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.