Будівельні матеріали

Чавун, особливості та використання

Чавун, особливості та використання
Чавун міцно увійшов в наше життя багато років назад. Він відносно легко виробляється і широко застосовується в різних областях. Щоб мати чітке уявлення про цей матеріал необхідно знати його особливості, мінуси, плюси, хімічний склад, властивості, структуру чавуну і його сплавів, їх виробництво і сферу застосування.

Що таке чавун


Отже, давайте дізнаємося, які залізовуглецеві сплави називають чавунами.

Поняття


Чавуном називається залізовуглецевий сплав з вмістом вуглецю, тобто під ним розуміється матеріал, який складається зі сплаву заліза і вуглецю. Процентний вміст вуглецю в чавуні становить понад 2,14%. Останній елемент може входити в чавун у вигляді графіту або цементиту.

Різновиди


Розрізняють білий і сірий чавун.
• Вуглець в білому чавуні представлений у вигляді карбіду заліза. Якщо переломити його, то можна побачити білий відлив. У чистому вигляді білий чавун не використовують. Його додають до процесу виробництва ковкого чавуну.
• На зламі сірий чавун має сріблястий відлив. У цього виду чавуну велика сфера використання. Він добре піддається обробці різцями.

Крім цього, чавуни бувають високоміцні, ковкі і зі спеціальними властивостями.

• Високоміцний чавун використовують в цілях підвищення міцності виробу. Механічні властивості такого чавуну дозволяють це зробити на відмінно. Високоміцний чавун отримують з сірого в результаті додавання до маси домішки магнію.
• Ковкий чавун - це різновид сірого. Назва не означає, що цей чавун легко піддають куванні. Він володіє підвищеними властивостями пластичності. Його отримують допомогою відпалу з білого чавуну.
• Розрізняють так само половинчастий чавун. У ньому деяка частина вуглецю знаходиться вигляді графіту, а що залишилися частина у формі цементиту.

Особливі риси


Особливість чавуну криється в процесі його виробництва. Середня температура плавлення різних видів чавуну складає 1200 º. Це значення на 300 градусів менше, ніж у сталі. Пов'язано це з дуже високим вмістом вуглецю. Вуглець і атоми заліза мають між собою не дуже тісний зв'язок.

Коли йде процес виплавки, вуглець не може повністю потрапити в грати заліза. В результаті чавун приймає властивість крихкості. Його не можна використовувати для виготовлення деталей, на яких буде постійно діяти навантаження.

Чавун відноситься до матеріалів чорної металургії. Його характеристики часто порівнюють зі сталлю. Вироби зі сталі або чавуну широко використовуються в нашому житті. Їх застосування є виправданим. Провівши порівняння характеристик, можна сказати наступне про ці дві матеріалах:

• Вартість чавунних виробів нижче вартості сталевих.
• Матеріали відрізняються за кольором. Чавун - це темний матовий матеріал, а сталь - світлий і блискучий.
• Чавун легше, ніж сталь піддається литтю. Але сталь легше зварюється і кується.
• Чавун менш міцний, ніж сталь.
• За вагою чавун легше стали.
• У стали вміст вуглецю, вище ніж в стали.

Плюси і мінуси


Чавун, як і будь-який матеріал, має позитивні і негативні сторони.

До плюсів чавуну відносять:


• Вуглець в чавуні може знаходитися в різному стані. Тому цей матеріал може бути двох видів (сірий і білий).
• Певні види чавуну мають підвищену міцність, тому чавун іноді ставлять на одну лінію зі сталлю.
• Чавун може досить довго зберігати температуру. Тобто при нагріванні тепло рівномірно розподіляється по матеріалу і залишається в ньому тривалий час.
• За екологічності чавун є чистим матеріалом. Тому його часто використовують для виготовлення посуду, в якій згодом готується їжа.
• Чавун стійкий в кислотно-лужного середовища.
• Чавун володіє хорошою гігієнічністю.
• Матеріал відрізняється досить довгим терміном служби. Помічено, що чим триваліший використовується чавун, тим його якість краще.
• Чавун - довговічний матеріал.
• Чавун - це нешкідливий матеріал. Він не здатний завдати організму навіть маленького шкоди.

До мінусів чавуну відносять:


• Чавун покриється іржею, якщо на ньому нетривалий час буде перебувати вода.
• Чавун - дорогий матеріал. Однак цей мінус виправданий. Чавун дуже якісний, практичний і надійний. Предмети, виготовлені з нього, так само виходять якісними і довговічними.
• Для сірого чавуну характерна маленька пластичність.
• Для білого чавуну характерна крихкість. Він в основному йде на переплавку.

Властивості і характеристики чавуну


Чавун має такі властивості:


1. Фізичними. До цих характеристик відносяться: питома вага, коефіцієнт лінійного розширення, дійсна усадка. Питома вага змінюється в залежності від вмісту в матеріалі вуглецю.
2. Тепловими. Теплопровідність матеріалу прийнята розраховувати за правилом зміщення. Для твердого чавуну об'ємна теплоємність дорівнює 1 кал / см 3 * про С. Якщо чавун рідкий, то вона дорівнює приблизно 1,5 кал / см 3 * про С.
3. Механічними. Ці властивості залежать від самої основи, а так само від розмірів і форми графіту.Найміцнішим вважається сірий чавун з перлітною основою, а самим пластичним - з феритної основою. Максимальне зниження міцності спостерігається при формі графіту «платівка», а мінімальне - при формі «куля».
4. Гідродинамічними. В'язкість в чавуні змінюється в залежності від наявності марганцю і сірки.Так само вона різко зростає коли температура чавуну переходить точку початку затвердіння.
5. Технологічними. Чавун володіє відмінними ливарними властивостями, стійкості до зношування і вібрації.
6. Хімічними. За електродному потенціалу (у напрямку зниження) структурні складові чавуну розташовуються в наступному вигляді: цементит - фосфідную евтектика - ферит.

На властивості чавуну впливають спеціальні домішки


• Так додавання сірки дозволяє істотно зменшити вологотекучість і знизити тугоплавкость.
• Додавання фосфору одночасно дає можливість створити виріб складної форми, але не дає йому підвищеної міцності.
• Домішка у вигляді кремнію робить температуру плавлення не такою високою і значно покращує властивості лиття. Різне процентне вмісту кремнію дозволяє створити різний чавун: від чисто-білого до феритного.
• Марганець погіршує ливарні і технологічні властивості, але підвищує міцність і твердість.

Крім названих домішок до складу чавуну можуть входити і інші компоненти. Тоді такі матеріали будуть називатися легованими.Найбільш часто в чавун домішують титан, хром, алюміній, нікель і мідь .

Структура і склад чавуну


Якщо розглядати чавун як структурний матеріал, то він являє собою металеву порожнину з графітними включеннями. Структура чавуну це в основному перліт, ледебурит і пластичний графіт. При цьому у кожного виду чавуну ці елементи переважають в різних пропорціях або відсутні зовсім.


За структурою чавуни бувають:


• перлітні,
• ферритні і
• ферритно-перлітні.

Графіт присутній в цьому матеріалі в одній з форм:


• Кулястий. Графіт набуває таку форму при додаванні присадки магнію. Куляста форма графіту характерна для високоміцних чавунів.
• Пластичний. Графіт схожий на форму пелюсток. У такій вигляді графіт присутній в звичайному чавуні. Цей чавун має підвищені властивості пластичності.
• Пластівчастий. Графіт набуває таку форму в результаті відпалу білого чавуну. Графіт в пластівчасту вигляді знаходиться у ковкого чавуну.
• Вермікулярний. Графіт названої форма знаходиться у сірого чавуну. Вона була розроблена спеціально для поліпшення пластичних та інших властивостей.

Виробництво металу


Чавун виробляють в спеціальних доменних печах. Основна сировина для отримання чавуну – це залізна руда . Технологічний процес полягає у відновленні оксидів заліза руди і отримання на виході іншого матеріалу - чавуну. Для виготовлення чавуну використовуються наступне паливо: кокс, природний газ і термоантрацит.

Після відновлення руди залізо має тверду форму. Далі його опускають до спеціальної частини печі (распар), де відбувається розчинення в залозі вуглецю. На виході виходить рідкий чавун, який опускається в нижню частину печі.

Ціна на чавун (за 1 кг) залежить від кількості вуглецю в ньому, від наявності додаткових домішок і легуючих компонентів. Приблизно ціна тони чавуну становитиме 8000 рублів.

Області застосування чавуну


Чавун поширений у багатьох сферах.

• Його використовують для виробництва деталей в машинобудуванні. В основному з чавуну роблять блоки для двигунів та колінчасті вали. Для останніх потрібно удосконалений чавун, в який додають спеціальні добавки з графіту. Завдяки стійкості чавуну до тертя з нього роблять гальмівні колодки відмінної якості.
• Чавун може безперебійно працювати навіть при сильно низьких температурах. Тому його часто використовують у виробництві деталей машин, яким доведеться працювати в жорстких кліматичних умовах.
• Добре зарекомендував себе чавун в металургійній галузі. Його цінують за відносно невелику ціну і відмінні ливарні властивості. Виготовлені з чавуну вироби характеризуються відмінною міцністю і зносостійкість.
• З чавуну роблять безліч сантехнічних виробів. До них можна віднести раковини, батареї, мийки і різні труби. Особливо славляться чавунні ванни і радіатори опалення. Деякі з них служать в квартирах по теперішній час, хоча придбані були багато років тому. Чавунні вироби зберігають свій первісний вигляд і не потребують реставрації.
• Завдяки хорошим ливарним властивостям з чавуну отримують справжні витвори мистецтва. Його часто застосовують у виготовленні художніх виробів. Наприклад, таких як красиві ажурні ворота або пам'ятники архітектури.

Варто прочитати

Обговорення теми: Чавун, особливості та використання

Ваш коментар: