В общих чертах, чугун — это сплав железа с углеродом. От стали его отличает соотношение составляющих. Область применения готовой продукции зависит от разновидности чугуна. Отдельно стоит ознакомиться с информацией, как варят чугун.
Что из себя представляет чугун
Итак, чугун — это сплав железа и углерода. Но содержание углерода здесь превышает 2,14%. В качестве углерода используют цементит и графит. При классификации первичными признаны цвет и уровень прочности чугуна. По цвету различают белый и серый чугун, по уровню прочности — ковкий, половинчатый и высокопрочный. Широко используют серый чугун, имеющий на изломе серебристый отлив. Отсюда и название. Аналогично белый на изломе имеет белый отлив. Однако белый чугун не используют самостоятельно, он необходим для производства ковкого сплава. Основу высокопрочного и ковкого чугуна составляет серый сплав, но во втором варианте обязательно должен присутствовать белый. Структура и свойства половинчатого чугуна обусловлены использованием двух углеродов — цементита и графита.
Структура сплава
Чугунные сплавы различаются между собой по структуре. Они бывают перлитными, ферритными и ферритно-перлитными. Каждая из этих структур представляет собой металлическую полость с элементами графита, имеющего определённую форму:
-пластичную;
-шаровидную;
-вермикулярную;
-пластичную.
Количество и качество этих включений радикально меняют свойства сплава.
Особенности
Температура плавления чугуна на 300° ниже, чем у стали. Она составляет всего 1200°С. Объясняется это большим количеством углеродов в сплаве. Этот же показатель влияет на повышенную хрупкость чугуна, поскольку железо с углеродом не способны образовать прочной связи. То есть углерод встраивается в решётку железа лишь частично.
Свойства
Упоминая о характеристиках чугуна, акцент делают на физических, тепловых, механических, гидродинамических и химических свойствах. Эти параметры напрямую зависят от количества и качества примесей. Каждый элемент по-своему влияет на сплав:
-сера снижает тугоплавкость и жидкотекучесть;
-фосфор делает его более хрупким, но позволяет создавать изделия сложной формы;
-кремний облегчает литьё, поскольку благодаря ему понижается температура плавления;
-марганец делает сплав прочным, ухудшая литейные свойства.
Помимо этих элементов при литье используют легированные примеси: алюминий, медь, титан, никель, хром.
Достоинства и недостатки
Отдельные виды чугуна не уступают по своим характеристикам стальным сплавам. Это чугуны повышенной прочности. Но есть у сплава и другие плюсы:
-он легко удерживает температуру;
-экологичен;
-не разрушается в кисло-щелочной среде;
-долговечен, а с течением времени становится более прочным.
Есть и минусы:
-белый чугун очень хрупок, а серый — недостаточно пластичен;
-остатки воды в посуде способны вызвать появление ржавчины;
-стоимость его высока, хотя это оправдано.
Особенности производства и область применения
Льют чугун в доменных печах. Основным сырьём для литья служит железная руда, а топливом — природный газ, кокс и термоантрацит. В процессе литья восстанавливаются оксиды руды, и она становится твёрдой. После литья приступают к растворению углерода, помещая руду в распар. Из него жидкий чугун опускается в нижнюю часть печи.
Готовый сплав используют в машиностроении и металлургии. Из чугуна выполняют предметы быта и сантехнику, но из него же выполняют архитектурные памятники и ажурные ворота.
Стоимость сплава зависит от количества углерода, примесей и легирующих компонентов.
