Хрупкий чугун: Статьи — Отличия чугуна и стали

23.03.197419.08.2021 By alexxlab No comments

Содержание

Статьи — Отличия чугуна и стали

Основой для изготовления чугуна или стали служит железо. В природе это – металл с серебристым отливом, не имеющий достаточной твердости. Такой металл практически не используется в промышленности, а широкое применение получили различные сплавы железа.

Чугун и сталь – это сплавы железа с углеродом, но от содержания этих элементов и примесей будет зависеть качество металла.

Чугун.

Чугун – первичный продукт металлургии. В его составе содержится углерода более 2% и значительное количество примесей, влияющих на свойства металла: марганец, фосфор, кремний, сера, легирующие добавки.

Чугун относят к хрупким металлам, его можно легко разбить на осколки при ударе, поэтому он менее практичен в обработке и применении. Вид углерода, содержащегося в чугуне, влияет на его свойства, поэтому различают несколько видов чугуна:

— серый, мягкий металл с низкой температурой плавления;

— белый, с повышенной твердостью, но хрупкий;

— ковкий, вторичный продукт белого чугуна;

— высокопрочный.

Плотность чугуна составляет 7000 кг/м3.

Сталь.

Процентное содержание углерода в сплаве не должно превышать отметку 2%, а железо составлять не менее 45%. Оставшиеся 53% могут содержать различные легирующие добавки и примеси, которые позволяют изменять его свойства.

Существует большое количество разновидностей и классификаций. В зависимости от количества связующих элементов различают:

— низколегированные;

— среднелегированные.

Также различают по количеству углерода:

— низкоуглеродистые;

— среднеуглеродистые;

— высокоуглеродистые.

На качество металла влияет наличие неметаллических включений (оксиды, сульфиды, фосфиды) и существует классификация по качеству.

Общая характеристика это – металл, обладающий хорошей прочностью, износостойкостью, твердостью, пригоден для различных видов обработки. Плотность стали 7700 – 7900 кг/м3.

Не смотря, на большое количество разновидностей чугуна и стали, можно выделить основные параметры различия этих металлов:

— сталь обладает большей прочностью, пластичностью и твердостью;

— более пластична, поэтому хорошо поддается обработке (штамповке, ковке, прокатке, сварке), изделия из чугуна выполняют методом литья;

— чугун имеет меньшую стоимость;

— сталь имеет высокую теплопроводность, качество повышают методом закаливания, а чугун из-за пористости металла способен удерживать тепло;

— сплавы имеют различный удельный вес.

Металлургия поставляет на рынок сотни разновидностей того и другого сплава, которые имеют свои особенности и характеристики, но обязательными компонентами этих металлов являются железо и углерод. Поэтому сталь и чугун можно объединить в группу железоуглеродистых сплавов.

Чем припаять нержавейку к нержавейке?

Как припаять медь к нержавейке

Пайка нержавейки – это довольно трудоемкий процесс, но вместе с тем больших сложностей здесь нет. Сплавы, содержащие до 25 % никеля и хрома, сплавляются друг с другом довольно просто. Более того, эти сплавы могут создавать прочные соединения с остальными металлами, исключение составляют только магниевые и алюминиевые сплавы.

Но нужно обратить внимание на то, что некоторые никелированные сплавы при нагреве до температуры 500-700 градусов. Могут образовывать карбиды, их уровень выделения зависит от продолжительности пайки, поэтому время процедуры нужно сокращать.

Образующиеся карбиды значительно снижают коррозийную устойчивость нержавеющей стали. Для того чтобы минимизировать выделение карбидов добавляют титан или по завершении пайки проводят дополнительную термообработку. Под действием раскаленного припоя (тиноля) наклепанный нержавеющий материал может растрескиваться, поэтому пайка происходит после отжига, без использования нагрузок во время пайки.

Выбор припоя для нержавейки полностью зависит от таких характеристик: состава стали, условий пайки. Нужно заметить, что изделия, которые сделаны в коррозийных условиях, нужно паять с помощью серебряных тинолей, где в составе находится в небольшом количестве никель. Медь, серебряно марганцовые, а также хромоникелевые припои используются во время печной пайки в сухих условиях.

В роли флюса для обработки нержавейки сегодня чаще всего используют буру. Она наносится на соединение в форме порошка или пасты. Когда бура расплавляется, остальной металл постепенно нагревается до образования ярко-красного каления (850 градусов). При достижении этой температуры, в соединение вводится припой.

Удаление прилипшего к нержавеющей поверхности материала по завершении пайки делают с помощью промывки спаянного изделия в воде, или с помощью песочной обдувки. Соляная или азотная кислота, которые можно использовать при чистке, очень нежелательны на этом этапе работы с нержавеющей сталью, так как они вместе с припоем разъедают основной металл.

Пайка нержавейки в домашних условиях

Пожалуй, все знают, что домашний мастер постоянно сталкивается с бытовыми сложностями, которые ему необходимо устранять самостоятельно.

Но нередко случается и так, что нужно сделать работу, связанную с обработкой нержавеющей стали своими руками. Поэтому для этого потребуются определенные навыки, умения и знания.

Также нужно будет обзавестись некоторыми материалами и инструментами. Вот перечень всего необходимого:

Паяльная кислота;
Электропаяльник на 100 Ватт;
Оловянный припой для соединения металлов;
Напильник или наждачная бумага;
Трубка;
Металлический трос.

Теперь, когда с инструментом для пайки определились, нужно узнать этапы выполнения действий:

Для обработки нержавейки, нужно изначально позаботиться о наличии флюса и электропаяльника мощностью 100 Ватт. Нужно знать, что мощней выбирать паяльник для обработки нержавеющей стали нет смысла. Флюсом служит обычная паяльная кислота. Также не забывайте про то, чтобы под рукой всегда был оловянно-свинцовый припой.
Когда все необходимые инструменты и материалы готовы для пайки, можно начинать работу. Сперва необходимо зачистить место соединения нержавеющей стали: выполнить это можно при помощи наждачки или напильника. По завершении очистки рабочих участков необходимо нанести паяльную кислоту с последующей обработкой. Если обработка не получается (припой не прилипает к поверхности нержавейки), то нужно повторно произвести манипуляции с паяльной кислотой тщательно разогретую поверхность, затем выполнить обработку заново.
В случае, когда вы сделали вторую попытку, и она не завершилась успехом, и припой опять отстает, то рабочую поверхность нержавейки требуется почистить специальной щеткой, которую можно сделать своими: потребуется кусок трубы сечением 5 мм, куда разместите тонкие жилы, вытянутые из металлического троса. Теперь, нанесите на место пайки кислоту, а после подведите одновременно сюда щетку и паяльник. Затем начните работать двумя инструментами. Нужно отметить, что этот процесс очень хорошо помогает при удалении оксидной пленки с поверхности нержавейки.
Когда детали получилось отлудить, начинайте пайку нержавеющей стали, используя в работе паяльник и флюс.

Пайка с помощью газовой горелки

Детали нагревают с помощью газовой горелки или облуженного наконечника паяльника.

Во время работы с горелкой необходимо следить, чтобы в пламени находилось не сильно много кислорода, потому что это заставляет окисляться нержавейку.

Это можно определить по цвету огня (он должен быть синим), если цвет бледный и огонь слабый, то это указывает на переизбыток кислорода. Чтобы прогреть соединение, горелку нужно плавно перемещать.

Касаясь металла периодически припоем, определяют, качество достигнутой температуры. Нагревание является достаточным, когда припой расплавляется не от пламени горелки, а от касания к металлу.

Затем припой тут же накладывается в ту часть, где нужно сделать стык, при этом детали продолжают нагревать, чтобы припой, плавясь, потихоньку заполнил собой полностью стык. В случае, когда на каком-то участке жидкого припоя не хватает, его нагревают сильнее, чем другие места, и припой сам стекает в него. Явным признаком качественной пайки считается вытекание из соединения излишка припоя.

Работа с твердыми припоями

Пайка нержавейки отлично происходит с помощью текучего, жидкого, флюсованного припоя с пониженной температурой плавления и высокими капиллярными характеристиками. Этот припой довольно эластичен, имеет великолепные раскислительные показатели, которые очень полезны при работе с нержавеющей сталью.

Также сможет справиться с латунью, медью и некоторыми иными материалами. Пайка такими твердыми припоями очень хорошо подходит для нержавейки. Нержавеющая сталь не содержит в себе кадмия, а процентное количество серебра здесь составляет 30 %. Обработка материала твердыми припоями дает хорошие результаты, давая возможность получить долговечное и качественное крепление металлов.

Припой HTS528 сможет справиться с медью, латунью, никелем, бронзой, нержавейкой, а также иными металлами. Наряду с остальными твердыми припоями сегодня, этот тиноль является наиболее востребованным. Выглядит припой, как пруток, обработанный красным флюсом. Размер прутка около 45 см., а масса 20 гр. Температура плавления составляет 760 градусов.

Как выбрать флюс для пайки

Небольшие элементы паяют регулируемыми бензо-воздушными горелками (этот метод приспособлен больше для ювелирных изделий). Более крупные части лучше всего паять ацетиленом. Это же касается и при выборе флюса для нержавеющей стали, так как данный металл очень требователен к флюсу. Флюс для нержавейки состоит из 10 % фтористого кальция, 20 % борной кислоты, 70 % буры.

Для небольших деталей из нержавейки можете приготовить состав флюса, который в себя включает 50/50% борной кислоты и буры. Этот флюс нужно развести в воде, затем нанести на деталь, когда он засохнет, то припой будет отлично прилипать к поверхности металла.

То есть, участок пайки не протравливается, а лишь зачищается при помощи наждачки. Медь плохо растекается по поверхности стали, поэтому лучше использовать латунь Л 63. Для более качественной пайки можно также использовать серебро и латунь, изготовив из них припой.

Источник: https://steelfactoryrus.com/kak-pripayat-med-k-nerzhaveyke/

Как припаять медь к нержавейке? — Станки, сварка, металлообработка

Любое соединение двух металлических деталей априори не простая процедура. Пайка нержавеющей стали с помощью меди относится к данному виду процедур.

Работать с нержавейкой даже сложнее чем с другими типами материалов, так как она довольно сложно поддается плавлению и очень плохо соединяется с другими материалами. Поэтому для спаивания деталей из нержавеющей стали нужно использовать годами проверенные методы.

При пайке любого другого материала, как правило, не возникает никаких проблем, но только не с нержавеющей сталью.

Весь процесс спаивания четко регулируется государственным стандартом, однако, здесь есть одна необычная особенность.

Каждый вид металла по-разному соединяется с тем или иным материалом, соответственно, для каждого вида нужно применять разный припой и флюс, который будет подобран исключительно под данный материал.

Но если вам нудно соединить не однородные (разные) металла требуется использовать достаточно редкие расходные материалы узкой специализации.

Данный вид пайки нержавеющей стали широко применяется как на больших производствах, так и в бытовых условиях. С его помощью можно создать герметичные емкости, припаять медные детали и т.д. Этот метод пайки встречается не так часто, как другие, но все равно нужно знать, как его выполнять и все его особенности.

Можно ли спаять нержавеющую сталь с помощью меди?

Для начала нужно сказать, что данный процесс имеет повышенный уровень сложности выполнения. Но, несмотря на это, спаять нержавеющую сталь с помощью меди возможно.

Чаще всего соединения подвергаются детали из одного металла, то есть если соединять детали только из нержавейки или только из меди качества шва будет высоко.

Но рано или поздно возникнет ситуации, когда нужно спаять эти два материала между собой и в этом случае приходится уступать качеству итогового результата.

Для выполнения данной манипуляции были созданы специальные припои, с их помощью удается создать соединения достаточно высокой прочности и ее вполне хватает для того, чтобы использовать вещь в стандартном режиме. Если при пайке какого-либо другого материала отсутствует обязательная необходимость использования флюса, то здесь требуется полное проведения подготовительных процедур, вплоть до лужения.

Как и любой другой способ пайки, данный имеет свои преимущества и недостатки. Для начала стоит рассмотреть плюсы применения:

с помощью этого метода пайки моно решить достаточно сложные технологические задачи;
альтернативы этому способу, которая бы позволяла соединить медь с нержавеющей сталью на таком же уровне, просто нет;
непосредственно сам процесс пайки не занимает много времени, для его выполнение не требуется наличие инструментов узкой специализации, вполне достаточно будет обычной горелки;
современные технологии позволяют создавать припои, которые достаточно хорошо справляются с соединением разнородных металлов;
спаять нержавеющую сталь с медью можно как в промышленных масштабах, так и в бытовых условиях.

Минусы:

качество итогового результата находится на достаточно низком уровне относительно других методов пайки;
возникают определенные сложности при подборке нужного вида припоя;
используемый флюс очень быстро подвергается процессу окисления, поэтому начинать паять нужно сразу же, не затягивая действие температурной обработки;
в большинстве случаев для пайки используется «легкий» припой, что значительно повышает сложность процедуры из-за того, что появляется необходимость в четкой настройке используемого температурного режима.

Способы пайки нержавеющей стали с медью

Для того чтобы выполнить соединение подобного рода можно воспользоваться несколькими различными способами. Как ни странно, различаются они не типом припоя, а инструментом, с помощью которого будет выполнена процедура. Чаще всего предпочтение отдается соединению с помощью паяльника или же газовой горелки.

Паяльник чаще всего применяется в работе с деталями небольшого размера. С его помощью осуществлять это достаточно удобно во многом из-за того, что в процессе работы инструмент нагревается не сильно, что снижает риск прожечь деталь насквозь.

Но есть и обратная сторона этого метода, паяльник значительно уступает горелке в мощности, что делает обработку деталей из твердых металлов просто невозможной.

Помимо этого, с помощью паяльника сложно подвергать обработке большие поверхности, так как это займет достаточно много времени, скорее всего, к концу работы флюс уже окислится.

Газовая горелка используется гораздо чаще. Ее можно использовать не только для пайки нержавеющей стали с помощью меди, а также с латунью, никелем и другими припоями. Газовая горелка позволяет обрабатывать достаточно большие поверхности, создавая соединения с высоким уровнем герметичности. Высокая скорость работы не позволяет флюсу успеть окислиться.

Как выбрать припой?

Итоговой результата качества выполненной работы во многом зависит от выбора припоя определенного вида. Он обеспечивает полное заполнение обрабатываемой поверхности. Самым распространенным и доступным способом является использование припоя из латуни для пайки нержавеющей стали с медью. В некоторых частных ситуация его можно применять даже не используя флюс.

Важно: использования данного типа припоя во многом уступает по физическим свойствам другим способам, однако в силу своей доступности и простоты его можно использовать для пайки простых соединений, которые не будут нести на себе высокий уровень ответственности.

Помимо вышеописанного способа, можно также использовать припои из следующих материалов:

медно-фосфорный материал – он позволяет значительно улучшить качество итогового соединения, однако стоимость этого припоя достаточно высока;
оловянно-серебряный материал – использование данного вида припоя лучше всего подходит для соединения нержавеющей стали с медью, однако применение этого способа связано с большими затратами в финансовом плане;
для создания простейших соединений можно использовать обычный радиотехнический расходный материал, но лучше всего выбрать специализированный материал.

Как спаять нержавеющую сталь с медью?

Спаивание нержавеющей стали с медью с помощью латуни или припоев из других материалов происходит следующим образом.

Предварительно нужно подготовить поверхность к обработке, для этого нужно полностью очистить ее от различных загрязнений, следов коррозии, эрозии и т.д. Для этого можно использовать практически любой растворитель.
После этого нужно подготовить к работе флюс и выполнить лужение деталей в той области, в которой они будут соединяться между собой.
Как только флюс будет ровно расположен на деталях в местах их соединения нужно положить припой в нужное место.
Далее нужно его нагревать с помощью горелки до тех пор, пока расходный материал не начнет плавиться. Выполнению этого пункта нужно уделить особое внимание, так как нужно следить припоем: необходимо чтобы он ровно растекся по всей поверхности места соединения. Стоит отметить, что данный пункт нужно выполнять достаточно быстро, нужно сделать все до того, как флюс начнет окисляться.
В конце операции нужно дать остыть месту пайки. Для этого не нужно выполнять никакие вмешательства, детали должны остыть естественным способом.

При выполнении всего процесса работ в обязательном порядке нужно следовать технике безопасности. Весь процесс работы нужно проводить строго в защитных перчатках, так как прямой контакт кожи с припоем может негативно повлиять на ее состояние. Заниматься выполнением данной манипуляции должен профессионально подготовленный человек, который имеет «за плечами» опыт работу и необходимые знания.

Источник: https://svarkagid.com/pajka-nerzhavejki-s-medju/

Чем паять нержавейку

Иногда пайка нержавеющей стали предпочтительнее сварки. Пайку применяют для тонкостенных изделий, на которые нет сильной нагрузки, и в тех случаях, когда не хотят получить коробление от нагрева.

При этом надо учитывать, что некоторые виды нержавейки требуют к себе определенного подхода с учетом их состава и технологии изготовления. К примеру, наклепанные нержавеющие сплавы при высокой температуре растрескиваются, поэтому их пайку проводят без нагрузок, предварительно проведя отжиг металла. Есть и другие тонкости.

Источник: https://stanki-info.com/kak-pripayat-med-k-nerzhaveyke/

Чем паять нержавейку дома — Металлы, оборудование, инструкции

Образующиеся карбиды значительно снижают коррозийную устойчивость нержавеющей стали.

Для того чтобы минимизировать выделение карбидов добавляют титан или по завершении пайки проводят дополнительную термообработку.

Под действием раскаленного припоя (тиноля) наклепанный нержавеющий материал может растрескиваться, поэтому пайка происходит после отжига, без использования нагрузок во время пайки.

Основные ошибки во время пайки

Если во время подготовки, выбора материалов или в процессе пайки сделана ошибка, то припой может не растекаться по поверхности и не скреплять детали.

Источник: https://spb-metalloobrabotka.com/chem-payat-nerzhaveyku-doma/

Пайка нержавеющей стали в домашних условиях

Иногда возникает потребность спаять изделие из нержавеющей стали. Перед тем как паять нержавейку в домашних условиях, необходимо ознакомиться с технологией, принципами выполнения работ.

Особенности пайки нержавейки

Для получения неразъемного соединения деталей из коррозионно-стойкой стали используются присадочные сплавы с более низкими температурами плавления, чем у соединяемого основного металла. Наличие прочной оксидной пленки делает нержавейку более трудной для пайки, чем углеродистая сталь.

Чтобы припаять непосредственно к нержавеющей стали, необходимо использовать специальные смеси с диапазоном активации 100-375°C для удаления поверхностных оксидов. Эти вещества рекомендуется только для механического соединения.

Из-за коррозионной активности они не рекомендуются для электрических контактов.

Если остаток флюса после оплавления не будет полностью удален с использованием теплой воды с механической очисткой, швы будут нарушены из-за потенциальной коррозии в течение его срока службы.

Присадочный материал на основе свинца — это припой, который изготавливается из сплава олова и свинца, иногда с другими металлами. Полученный припой имеет более низкую температуру плавления. Свинец токсичен, поэтому все больше мастеров стараются использовать менее опасные вещества.

Альтернативным решением является использование формовочного газа, состоящего из азота и водорода. Этот метод удаления оксида используется, когда температура пайки может быть выше 350°C, активизируя водород и восстанавливая оксиды. При использовании этого метода не требуется удалять остатки реагента.

Используемое оборудование

Качество работы зависит от выбранных материалов, необходимого для проведения ремонта оборудования. Домашнему мастеру понадобится:

Наждачная бумага (крупнозернистая).
Промышленная щетка.
Флюс (паста паяльная).
Паяльная горелка (электропаяльник).
Металлический пруток (присадочный материал).
Лента малярная.
Чистая тряпка.
Защитное обмундирование (очки, перчатки, респиратор).

Подготовка

Тщательная очистка поверхности изделия в области стыка является ключом к крепкой пайке. Масло и жир удаляют с помощью растворителей, а проволочную щетку или абразивную обработку наждачной тканью применяют для устранения сложных типов загрязнения.

Шероховатая поверхность абразива эффективна, она улучшит адгезию припоя. Рекомендуется проводить ремонтные работы сразу после очистки. Если это невозможно, детали предварительно покрывают присадочным материалом (лужат). Припаивая детали из латуни или меди, необходимо нанести тонкий слой олова на предварительно разогретый участок, который соединяется с изделием.

Процесс пайки

Технологическая операция заключается в соединении нержавейки с помощью присадочного металла, благодаря силам сцепления между атомами. Руководство соединения деталей:

Подключают паяльник и дают ему нагреться.
Слегка шлифуют края металла в месте будущего шва или заплаты, чтобы избежать появления неровностей. 2 части должны соединиться без каких-либо промежутков.
Удаление шлифовальной пыли влажной тряпкой.
Области, которые недопустимо подвергать воздействию растворителей, закрывают малярной лентой.
Флюс наносится в зоны, которые будут принимать припой.
Разместить в рабочей зоне весь необходимый инвентарь. Паяльник кладут на безопасном расстоянии. Проволочный припой разматывают.
Проводится лужение. Тонким слоем наносится смесь олова и свинца.
Если покрыть изделие припоем не удается (смесь скатывается по запчасти), прибегают к проверенному способу. Изготавливают небольшую кисточку из стальной проволоки и трубки. Паяльную кислоту наносят непосредственно перед использованием щетки. Нагревают детали паяльником или паяльным пистолетом, хорошо защищают самодельной щеткой. Данная процедура эффективна, т.к. снимается окисная пленка без использования химических соединений.
Наносится тонкий слой растопленного олова.
Начинается процесс пайки оловом.
Паяльник удерживают в области стыка, который заполняется присадочным материалом.
Получить сталь нужной температуры трудно, поэтому необходимо внимательно следить за процессом. Перегретые детали покрываются оксидами, которые снижают качество отделки нержавейки.
Дают остыть.
Очищают швы наждачной бумагой и растворителем.

Меры осторожности

Правила техники безопасности при пайке заключаются в следующем:

Проводят работу в проветриваемом помещении.
Перед паянием нужно проверить состояние провода, нет ли повреждений корпуса паяльника.
Не стоит пытаться расплавить припой горелкой, чтобы не спровоцировать возгорание.
Запрещается проводить работу горелкой в непосредственной близости от огнеопасных и легковоспламеняющихся материалов.
Припой, содержащий свинец ядовит, поэтому нужно работать в респираторе. Паяльник нагревается до 400°C, что может привести к ожогу или пожару.
Раскаленный металл вызывает ожог, поэтому его нельзя подносить близко к телу.
Всегда возвращать паяльник на подставку, когда он не используется.
Стоит отказаться от использования кустарных инструментов для ремонта изделий из коррозионно-стойкой стали.
Присадку легко выгорающих компонентов производят в последнюю очередь.

Самостоятельная пайка в домашних условиях требует опыта и соблюдения мер безопасности.

Сергей Одинцов

Источник: https://electrod.biz/payka/nerzhaveyushhej-stali.html

Пайка нержавейки оловом

Многими специалистами спаивание нержавеющей стали при помощи олова, считается весьма затруднительной процедурой, поскольку здесь присутствует особая роль в поведении подобного металла. Данный припой считается более эффективным вариантом в использовании, для спаивания нержавейки.

Подобный способ, считается популярным для большинства, кто сталкивается с такими процедурами, однако не всегда, получается, достичь требуемого по качеству результата. Такое спаивание в основном используется для соединения маленьких материалов, где необходимо скрепить небольшие детали, а так же применяется для заделки различных малых трещин, и других похожих дефектов.

Здесь наличие требований не слишком большое, однако, спаивание необходимо производить на максимально высоком уровне по качеству. Припои для таких работ производятся в прутках, имеющих сходства с проволокой для сваривания. Спаивание нержавейки при помощи олова в промышленных сферах применяется довольно редко, в отличие от домашних условий.

Не важно, чем осуществляется процесс спаивания, паяльником либо горелкой, все равно при воздействии температуры материал будет быстро растекаться, поэтому необходимо осуществлять аккуратные движения для получения наилучшего результата.

Так же для качественного соединения потребуется правильно настраивать необходимые параметры и режимы при помощи регулировки, а так же выбирать соответственные расходные материалы. Такие работы осуществляются по техническим условиям, которые должны соответствовать ГОСТу 860-75.

Преимущества процесса спаивания нержавеющей стали при помощи олова

Благодаря такому процессу можно довольно просто и максимально быстро осуществить процесс по заделке маленьких поломок, не применяя сложные процедуры;
Подобные работы не занимают много времени и длительных подготовительных процедур;
Цены на расходные материалы соответственно не велики;
Благодаря свойству олова, которое делает меньше текучесть при воздействии с большими температурами, процесс спаивания происходит более удобно и не проблематично в отличие от других припоев;
Во всех вариантах спаивания окончательный результат владеет соответственно высоким уровнем качества.

Недостатки спаивания нержавеющей стали при помощи олова

Процесс спаивания является не достаточно крепким по сравнению, с другими методами получения неразъемного соединения;
При использовании олова, температурный диапазон эксплуатации изготовлений становится ниже, поскольку такой металл может расплавляться;
Присутствуют неудобства в процессе соединения нержавеющей стали из-за большой текучести.

Оборудование и приспособления

В работах по спаиванию нержавеющей стали требуется иметь в наличии все необходимые приспособления, такие как:

Паяльник или газовая горелка;
Растворитель;
Припой;
Щетка по металлу;
Флюс;
Рукавицы для защиты;
Материал для протирания.

Рекомендует приобретать паяльник, который имеет мощность в 100 Вт, поскольку модели с меньшей мощностью не смогут расплавить материал до необходимой стадии. Когда предстоит спаивание деталей с большими габаритами, то, скорее всего, понадобится паяльник мощнее. Жало приспособления должно быть несгораемым, благодаря этому значительно увеличится долгосрочность.

Необходимо помнить, что паяльник считается не достаточно универсальным приспособлением, поскольку его возможности в работе ограничиваются только теми припоями, которые легко плавятся. Здесь, для более правильного спаивания, подходят бруски, полностью состоящие из олова, либо прутки для сварки из серии ПОС.

Вариант первого типа прекрасно подойдет для различной посуды и других подобных емкостей, поскольку в нем отсутствуют примеси. Вместо применения флюса, для данных процедур рекомендуется использовать ортофосфорную кислоту.

Таким веществом требуется обработать поверхность будущего соединения, для наиболее высокого уровня качества.

Выбор припоя и прочих материалов

Для процесса спаивания нержавейки с помощью паяльника, необходимо правильно подбирать припой, поскольку от этого выбора зависит конечный результат. Одним из самых востребованных видов считается серия ПОС.

Такая разновидность для спаивания в отличие от простого олова выпускается в форме брусков с наличием дополняющих вкраплений свинца, благодаря чему свойства материала меняются в положительную сторону.

Существует несколько марок такой серии:

ПОС-50Кд18;
ПОС-61;
ПОС-40.

Такие припои могут иметь в себе не только олово, еще кадмий, свинец и другие металлы. Если необходимо осуществить процесс спаивания изделий, которые будут использоваться для продуктов питания, то требуется проследить, что бы в материале не присутствовало ничего кроме олова, поскольку другие металлы могут принести вред для вашего организма.

Небольшим затруднением является выбор подходящего флюса, поскольку совсем не каждый подойдет. В подобном случае потребуется специальный активный флюс, в роле него выступает паяльная кислота, ортофосфорная кислота или хлористый цинк. Рекомендуется незамедлительно приступать к работе, после нанесения его на поверхность металла, поскольку флюс может совместиться с пленкой.

Технология спаивания нержавеющей стали при помощи олова

Перед осуществлением процесса спаивания нержавеющей стали оловом, требуется провести подготовительные процедуры с металлом. Вначале необходимо осуществить механический процесс, используя щетку по металлу или наждачную бумагу, в зависимости от толщины заготовки.

Затем потребуется удалить оксидную пленку, появляющуюся на поверхности металла, а еще от жировых появлений и других загрязнений с помощью растворителя, ацетона и прочих химических веществ.

Потом, на чистую поверхность требуется нанести флюс, в случае, если комбинированный припой, в составе которого уже имеется подобное вещество, не используется. После выполнения всех подготовительных процедур, можно непосредственно переходить к процессу спаивания.

Для этого потребуется осуществить нагрев детали с помощью горелки или паяльника. Если используется горелка, то нужно тщательно смотреть за уровнем кислорода, поскольку при его недостатке, металл начнет подвергаться окислению.

Что бы ни упустить такой важный нюанс, потребуется обращать внимание на цвет пламени, поскольку, если состав будет перенасыщен, оно станет светло-синим.

Для расплавления припоя, понадобится произвести нагрев всей области соединения до необходимой температуры, поскольку его плавление зависит не от горелки, а от нагретого ею металла.

Припой кладется на место, где детали соединяются, действуя не спеша, пока все место не будет наполнено.

Контроль качества

Такой процесс осуществляется согласно ГОСТ 19249-73. Тут могут применяться способы контроля с разрушением и без. Основными являются:

Радиационный контроль;
Технический осмотр;
Метод радиоскопии.

Чугун хрупкость — Справочник химика 21

Чугуны, как материалы, обладающие хорошими литейными свойствами, жаростойкостью, коррозионной стойкостью и антифрикционными качествами, до сих пор находят широкое применение при изготовлении технологических аппаратов, узлов и деталей. Однако данные материалы обладают рядом недостатков высокая хрупкость, сложность обработки резанием, высокие коэффициенты линейного расширения, сильная зависимость прочностных характеристик от температуры, трудность, а в ряде случаев и невозможность сварки этих материалов. [c.66]

Замедление выделения углерода в форме отдельных кристаллО]В при охлаждении стали происходит из-за значительно более низкого содержания углерода. Однако и сталь (как чугун) может быть хрупкой. Образование такого материала происходит при закалке , т. е. очень быстром охлаждении стали и изделий из нее. Если нагретую до 900°С сталь быстро охладить (например, бросить в холодную воду), углерод в стали остается в растворенном состоянии и придает ей высокую твердость, но одновременно и хрупкость. Чтобы сохранить характерную для закаленной стали твердость, но избавиться от хрупкости, сталь отпускают , т. е. нагревают закаленный металл до 200°С, а затем медленно охлаждают. [c.117]

Чугунное литье, как и стальное, приобретает хрупкость при минусовых температурах, однако в меньшей степени. [c.45]

Для получения высоких механических свойств и перлитной структуры отливки, особенно при толстых стенках, ограничивают сумму углерода и кремния, которая не должна превышать 4,6%, причем содержание кремния должно быть не более 1,6%. Марганца требуется около 0,8 %. Примесь фосфора и серы допускается лишь в незначительных количествах. Не следует применять исходных материалов шихты, содержащих свинец, так как даже его следы придают чугуну хрупкость. [c.327]

Применяют отливки и из специальных легированных чугунов. Никелевые щелочестойкие чугуны используют в условиях работы аппаратов с концентрированными щелочами при повышенных температурах. Для работы с серной и соляной кислотами применяют кремнистый чугун (ферросилид), имеющий очень высокую химическую стойкость. Недостатки кремнистого чугуна — хрупкость, чувствительность к резким колебаниям температуры и трудность обработки резанием. [c.23]

Мн/м , а при сжатии токсичных и взрывоопасных газов для более низких давлений, особенно при больших диаметрах цилиндров. Структура чугуна в цилиндрах должна быть перлитной. Следует избегать цементит-ной структуры, как излишне твердой, отличающейся хрупкостью и способствующей износу поршней и поршневых колец. Феррит допускается лишь в малых количествах, так как, будучи мягким, значительно снижает износоустойчивость и ухудшает прочность чугуна. Твердость по Бринелю материала цилиндров требуется в пределах НВ 79—241. [c.326]

Различают следующие виды газовой коррозии железа, стали и чугуна окисление, обезуглероживание, водородная хрупкость, рост чугуна. [c.25]

Серый чугун образуется при медленном охлаждении он состоит из кристаллических зерен чистого железа, называемого ферритом, и чешуек графита (рис. 19.2). Как белая, так и серая разновидности чугуна хрупки, причем хрупкость первого объясняется тем, что его основной составной частью является хрупкий цементит, а второго тем, что входящий в его состав вязкий феррит ослаблен рассеянными в нем мягкими чешуйками графита. [c.547]

Чугун также содержит множество примесей, которые придают ему высокую хрупкость и низкое сопротивление разрыву поэтому чугун находит мало применений. Большую часть чугуна превращают в сталь, причем свыше половины этого количества-в кислородных конвертерах. В кислородно-конвертерном процессе в расплавлен-иое железо добавляют известняк, который образует шлак, содержащий фосфор и кремний. При продувании через расплавленное железо кислорода под высоким давлением в нем выгорают примеси серы и углерода (схема кислородного конвертера показана на рис. 22.18). После этого в железо можно добавлять небольшие контролируемые количества углерода и других веществ в зависимости от того, какой сорт стали требуется получить. Небольшие примеси углерода повышают твердость и прочность стали. [c.359]

Белый чугун содержит весь углерод в виде цементита. Из-за большого содержания углерода (6,69% (масс.)) белые чугуны характеризуются высокой твердостью, хрупкостью. Поэтому в качестве конструкционного материала белые чугуны применяются в виде белого упрочняющего слоя на поверхности серого чугуна для изготовления прокатных валков, лемехов плугов, тормозных колодок и др. Белый чугун имеет ограниченное применение. В основном он выплавляется для передела на сталь. [c.630]

Промышленным производством чугунов и сталей занимается черная металлургия, которая перерабатывает руды железа и железные сплавы. При переработке руд сначала получают чугун, а затем чугун переводят в сталь. Чугуны—сплавы железа, содержащие больше 1,7% углерода. Стали — сплавы железа, содержащие менее 1,7% углерода. Для получения чугуна используют только те руды, в состав которых входит сера (гематит, магнетит, сидерит). Руды с содержанием серы больше 0,3% непригодны для доменных процессов, так как сера, которая переходит в железо, придает ему, свойство ломкости и хрупкости. [c.346]

Сера, фосфор и мыщьяк — вредные для чугунов примеси, которые увеличивают и без того большую ломкость и хрупкость чугунов, увеличивают его твердость. [c.348]

Эмалевые покрытия в большинстве случаев наносятся на стальные и чугунные изделия, иногда их можно использовать для защиты медных, латунных и алюминиевых поверхностей. Эти покрытия устойчивы при воздействии на них органических и неорганических кислот, за исключением плавиковой и горячей концентрированной фосфорной кислот. Эмалевые покрытия можно использовать при температурах до 600 °С, а специальные сорта эмалей могут кратковременно выдерживать температуру до 1000 °С. Недостаток эмалей — их хрупкость и растрескивание при резких изменениях температуры. [c.130]

Чтобы получить стал.1> чугуна, необходимо уменьшить в нем содержание углерода, кремния, марганца до десятой доли процента. В стали должно содержаться как можно меньше фосфора и серы, так как фосфор обусловливает холодноломкость (хрупкость стали при обычной температуре), а сера — красноломкость (образование трещин при высокой температуре во время механической обработки). [c.150]

Высокопрочные стали подвержены водородной хрупкости, а чугун — образованию язв. [c.58]

Элементы теплообменных аппаратов в виде змеевиков, спиральных сек—ций или трубчаток с трубами, отдельно закрепляемыми в трубной доске, не выполняют из чугуна вследствие трудности изготовления таких конструкций методом отливки, а также из-за высокой хрупкости чугуна. [c.130]

В белом чугуне весь углерод связан в виде цементита. В изломе этот чугун белый обладает высокой твердостью и хрупкостью. Во всех других типах чугуна углерод существует в форме графита. Графит имеет кристаллическую решетку в форме слабо связанных слоев, он обладает низкой прочностью и пластичностью. [c.22]

Хрупкость. Если неосторожно ударить чугунную задвижку — она лопнет. Попробуйте согнуть стеклянную трубку — она сломается. [c.39]

Хрупкие тела не выдерживают сильных или резких ударов. Данное тело не всегда бывает хрупким. Пек и битум на холоде легко колются и крошатся при нагревании они теряют свою хрупкость. Сталь и чугун при нагревании также теряют хрупкость. Но если разогретую сталь быстро охладить (закалить), ее хрупкость возрастет. [c.40]

Подобно сере фосфор в большинстве случаев вредно влияет на качество сплавов, придавая им при низких температурах хрупкость. В некоторых случаях фосфор оказывает полезное влияние, например, в литейных чугунах он повышает текучесть металла, а в автоматной стали улучшает обрабатываемость ее резанием. [c.295]

При введении в чугун перед разливкой в формы незначитель. ного количества магния графит выделяется не в виде пластинок а в виде шарообразных включений (рис. 63). Так получается высокопрочный чугун, лишенный хрупкости обычного серого чу Гуна. Из него можно изготовлять такие ответственные детали как коленчатые валы судовых двигателей. [c.158]

Значительно более ценными механическими качествами — ковкостью, пластичностью, меньшей, чем у чугуна, хрупкостью — обладают стал , отличающиеся от чугуна существенно меньшим содержанием углерода (0,3—1,97о). При охлажденпи стал углерод обособляется в виде отдельных кристаллов значительно медленнее, чем при охлаждении чугуна. [c.117]

Иау,. у с серым чугуном для химической аппаратуры применяют легированные чугуны, обладающие повышенной химической стойкостью и жаропрочностью. Например, никелевые чугуны марок СЧЩ-1, СЧЩ-2 с содержанием никеля до 1% применяют для работы со щелочами при повышенных температурах хромистые чугуны с содержанием хрома 30% устойчивы в растворах азотной, фосфорной и уксусной кислот для работы с серной, азотной и соляной кислотами применяют кремнистые чугуны — ферросилиды и антихлор. Антихлор стоек к соляной кислоте, в которой интенсивно корродируют почти все металлы. Недостатки кремнистых чу-гунов — хрупкость, чувствительность к резким колебаниям температуры и трудность обработки их резанием. Ферросилиды обрабатывают только металлокерамическими резцами. [c.20]

Повреждения пластмассового покрытия различных рукояток устраняются зачисткой, нанесением смеси фаолитовой замазки с графитом, служащим для придания черного цвета, сушки и шлифовки. Для заделки поврежденных участков аппаратуры применяются эпоксидные смолы. Эпоксидные смолы при отверждении образуют хрупкие покрытия. Для снижения их хрупкости и уменьшения внутренних напряжений в состав клея вводятся пластификаторы (полиэфиры, дибутилфталат, тиоколы, трикрезилфталат и др.) в количестве 5—30 частей (по массе). Промышленностью выпускаются эпоксидные компаунды, в составе которых уже имеется пластификатор. Для повыгаения прочности, адгезии и улучшения других свойств в эпоксидный клей вводятся наполнители — порошкообразные и волокнистые материалы, алюминиевая пудра, кварцевая мука или песок, асбест, стекловолокно, графит, стальные и чугунные опилки, тальк. Наполнители снижают усадку и сближают коэффициенты расширения эпоксидной смолы и металла. [c.179]

По мере увеличения высоты горна и интенсификации дутья (механические мехи) температура плавки возрастала, что приводило к науглероживанию железа и образованию наряду с мягким металлом жидкого чугуна. Вначале чугун из-за хрупкости рассматривали как отход производства, затем его стали использоваться как литейный материал, а с XIV столетия его начали перерабатывать в специальных печах кричных горнах в железо. В связи с этим сыродутный горн постепенно трансформи1ювался в шахтную печь высотой до 8 метров — домницу, предназначенную уже для производства исключительно чугуна. Это был прототип современной доменной печи. Подобный двухступенчатый метод переработки железных руд оказался более совершенным — возросла производительность печи, снизился расход угля, увеличился выход чугуна. [c.48]

Возможный распад фуллеренов мы попытались предотвратить, из.менив методику получения проб для ИК-спектрального анализа. Образцы из серого чугуна очищались до металлического блеека, для увеличения хрупкости обрабатывались жидким азотом и дробились с целью увеличения поверхности образцов. [c.30]

Предварительно раздробленный илп чешуйчатый едкий натр нагружается в аппа рат но течке 4 через штуцер 3 при помощи скипового подъемника 6. В некоторых кру11Нотопнажных производствах с суточным расходом едкого натра, достигающим нескольких десятков тонн, д.чя механизации загрузочных операций применяется 42%-ный раствор едкого натра, который пред-ва.рительно упаривают в обычной вакуум-выпарной установке до концентрации 65—70% NaOH. Дальнейшее упаривание ведут в чугунных выпарных котлах. Однако выпаренный раствор щелочи, температура которого достигает 270 (и выше), вызывае) усиленную точечную и интеркристаллитную коррозию металла, в результате которой чугун приобретает хрупкость. [c.325]

В настоящее время РЗЭ в металлическом состоянии находят большое применение главным образом при получении сплавов со специальными свойствами. Так, металлические РЗЭ добавляют в качестве раск[1слителей при производстве модифицированного чугуна. Под действием РЗЭ чугун не только теряет ряд вредных примесей, но и изменяется (модифицируется) структура содержащегося в нем углерода (кристаллы углерода пз игольчатых превращаются в шарики-гранулы). В результате хрупкость чугуна заметно снижается, во многих случаях такой чугун может заменить более дорогостоящую сталь. Для металлургических целей не безразлично, какой РЗЭ вводится в плавку и остается в стали как легирующая добавка. [c.70]

При охлаждении до 900 С цементит РезС разлагается на железо и углерод, причем углерод растворяется, как уже упоминалось, только в р-Ре. Поэтому, если нагретое железо с высоким содержанием углерода (наирнмер, получаемый в домнах чугун) медленно охладить до температуры, при которо-й устойчиво а-железо, то углерод выделяется в виде вкраплений в кристаллы а-Ре. Это и есть так называемый серый чугун, отличающийся большой хрупкостью (из-за вкраплений углерода, нарушающих целостность кристаллической структуры а-Ре). [c.117]

Уже упоминалось, что получаемый в доменном процессе чугун обладает высокой хрупкостью из-за большого содержания в нем карбида железа РезС (цементита), образующегося в результате побочны реакций [c.120]

Примесь фосфора придает салям хрупкость, поэтому при переработке высокофосфористых чугунов в томасовских конвертерах фосфор выводят в шлак. Для этого в шихту конвертера добгвляют известь СаО. Удаление фосфора отображается реакцией [c.56]

Сплавы второй группы (содержание Со может изменяться от 5 до 15%) менее прочны, чем первой, так как отличаются повышенной хрупкостью. Свойства их определяются содержанием кобальта и карбида титана. Увеличение содержания карбида титана приводит к падению прочности и повышению износостойкости. Эти сплавы выпускаются главным образом для оснащения инструмента при чистовой обработке стали и чугуна на больших скоростях резания. Они отличаются от сплавов первой группы более высокой жаропрочностью, что важно в условиях больших скоростей резания, когда процесс сопровождается сильным разогревом рабочей кромки резца. Поэтому скорости резания, допускаемые титан-вольфрамовыми сплавами при обработке стальных изделий, в два— пять раз выше, чем скорости резания при вольфрамкобальтовых сплавах. [c.216]

Кроме стальных труб, в эксплуатации находятся и чугунные трубы. Однако из-за низкого качества их соединений и хрупкости чугуна, особенно на газопроводах елких диаметров, чугунные трубы в настоящее время не применяют. [c.68]

Структура нелегированного и низколегированного белого чугуна состоит из перлитной матрицы и карбидов типа РезС или (Ре, Сг)зС. Такой чугун имеет высокую твердость, не поддается при обычных режимах механической обработке и обладает повышенной хрупкостью. Износостойкость чугуна доэвтектического состава (2,8—3,5% С) лишь на 50—80% выше по сравнению с углеродистыми сталями. Большая склонность белого чугуна и отдельных его структурных составляющих (особенно цементита) к хрупкому разрушению часто является причиной снижения сопротивления абразивному изнашиванию в условиях работы с ударом. [c.50]

В белом чугуне избыточный углерод, не находящийся в твердом р-ре Ре, присутствует в связанном состоянии в виде цементита или т. наз. спец. карбидов (в легир. чугунах). Кристаллизация белых чугунов происходит при быстром охлаждении с образованием цементита и перлита. Белый чугун обладает большой твердостью и хрупкостью. Тот же чугун, быстро охлажденный только с поверхности (отбеленный), используют для изготовления деталей, работающих в условиях повыш. абразивного износа. [c.132]

Это привело к появлению в середине XIV в. в Европе небольших доменных печей, в которых процесс заканчивался получением высоко науглероженного железа — чугуна, легко льющегося и легко заполняющего любые формы ввиду расширения при затвердевании. Однако, высокая хрупкость чугуна препятствовала его широкому использованию. Для получения прочной и вязкой стали необходимо было частично удалить из него углерод, что осуществлялось обычно посредством кричного передела. Суть этого передела заключалась в переплавке чугуна в кричном горне с дутьем. Чушки чугуна помещались на слой горящего древесного угля. Чугун плавился и, стекая по каплям через окислительную фурменную зону, подвергался рафинированию и обезуглероживанию. Готовую горячую крицу извлекали из горна и проковывали для уплотнения и выжимания шлака. Так впервые появился используемый до сих пор двухстадийный процесс получения стали. [c.45]

Сначала следует рассмотреть особую форму чугуна — отбеленный чугун, который получают быстрым охлаждением либо намеренно, либо случайно (непроизвольно) и который характеризуется высокой твердостью и значительной хрупкостью. По скорости звука он очень мало отличается от стали, а затухание звука в нем вследствие сравнительно тонкой структуры (ледебурита) значительно меньше, чем в чугуне с пластинчатым графитом и близко к соответствующему показателю стального литья. Его получают специально при лнтье с упрочненной коркой, например в прокатных валках в виде упрочненного поверхностного слоя (см. ниже). Изделия, затвердевшие со сквозным отбелом, обычно непригодны к употреблению, и их можно легко-выявить как бракованные отливки по их ультразвуковым свойствам. [c.598]

Высокопрочный чугун обычно получали, модифицируя его магнивхм. Физический смысл этой добавки станет ясным, если вспомнить, что в чугуне 2—4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и придает чугуну главный его технический недостаток — хрупкость. Добавка магния заставляет графит перейти в более равномерно распределяющуюся в металле шаровидную или глобулярную форму. В результате значительно улучшается структура, а с ней и механические свойства чугуна. Однако легирование чугуна магнием требует дополнительных затрат реакция Идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходилось сооружать для этого процесса специальные камеры. [c.121]

Нагревательный элемент, применяемый при концентрировании серной кислоты, в целях придания ему устойчивости против коррозии изготовляется из кремнистого чугуна (ферросилита) с содержанием до 14,3% Si и 0,75—0,85% С или из сплава, называемого гастеллой Д (Hastelloy D) (8—11% Si 3—5% u, остальное Ni). Ферро силит впол не соответствует предъявляемым требованиям, однако он отличается значительной хрупкостью. [c.232]

Однако вследствие хрупкости кварца, его в основном применяют для изготовления установок лабораторного и полупромышленного типа. Имеются сведения о применении хромоникелевой стали для изготовления установки ректификации серы и селена 114]. В жидкой и парообразной сере выявлена высокая устойчивость сталей Х28НА, Х2505 и высокохромистого чугуна [15]. [c.155]

Прп действии горячих концентрированных ш елочей возникает явление щелочной хрупкости. Для повышения антикоррозионных свойств в чугуны вводят легирующие добавки никеля, хрома, молибдена, кремния, что значительно повышает их химическую стойкость. [c.22]

При сжигании навески угля сгорает и превращается в двуокись пиритная и органическая сера, а сульфатная остается в золе. Поэтому при коксовании угля до 70% серы переходит в кокс. Двуокись серы, образующаяся при разложении пирита, частично связывается некоторыми окислами металлов и увеличивает содержание серы в коксе. Сера — одна из наиболее нежелательных примесей в угле. При выплавке чугуна сера из кокса переходит в чугун, придавая ему повышенную хрупкость. В литейном коксе допускается не более 1% серы. Кокс, содержащий серу, не пригоден для выплавки качественных металлов. Содержание серы в углях различных бассейнов неодинаково. Так, например, уголь Кизельского бассейна (Урал) содержит до 6% серы, Карагандинского— около 0,5%. [c.126]

Характеристики и виды чугуна

В состав чугуна входят железо, углерод и разнообразные примеси, которые придают сплаву определенные свойства. Массовая доля углерода в материале должна быть не менее 2,14%, иначе это будет не чугун, а сталь. Этот элемент придает сплаву повышенную твердость, но снижает его ковкость и пластичность. Поэтому чугун является достаточно хрупким материалом. Из других постоянных примесей стоит выделить кремний, марганец, серу и фосфор. В некоторые марки чугуна вводят дополнительные присадки, которые позволяют придать сплаву дополнительные свойства. В качестве легирующих элементов используются хром, никель, ванадий и алюминий.

Плотность чугуна составляет 7,2 грамма на сантиметр кубический. Это является достаточно высоким показателем для металлов и их сплавов. Чугун отлично подходит для литья при производстве разнообразных изделий для всех отраслей промышленности. По этому показателю он незначительно уступает сталям некоторых марок, превосходя все остальные сплавы железа.

Температура плавления чугуна составляет 1200 градусов по Цельсию, что на 250-300 градусов ниже, чем необходимо для плавления стали. Это связано с повышенным содержанием углерода и как следствие его менее тесной связью с атомами железа на межмолекулярном уровне. При выплавке чугуна и последующей кристаллизации весь углерод не успевает внедриться в структурную решетку железа, поэтому чугун получается хрупким. Его не используют для производства продукции, которая будет эксплуатироваться под воздействием постоянных динамических нагрузок. Зато он идеально подходит для деталей, к которым предъявляется требование повышенной прочности.

Технология получения чугуна

Получение чугуна — очень материалоемкий процесс, требующий серьезных затрат. На получение одной тонны сплава уходит около 550 килограмм кокса и 900 литров воды. Затраты руды зависят от содержания в ней железа. Обычно используется сырье с массовой долей элемента не менее 70%, так как обработка более бедных руд экономически неоправданна. Такое сырье сначала проходит процедуру обогащения, а уже потом отправляется на переплавку. Производство чугуна проходит в доменных печах. Лишь около 2% от всего производимого в мире материала выплавляется в электропечи.

Технологический процесс состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом этапе в доменную печь загружают руду, которая содержит так называемый магнитный железняк (соединение двухвалентного и трехвалентного оксидов железа). Также в качестве сырья могут использоваться руды с содержанием водной окиси железа или его солей. Вместе с сырьем в печь загружают коксующиеся угли, которые предназначены для создания и поддержания высокой температуры. Кроме того продукты их горения принимают участие в химических реакциях в качестве восстановителей железа.

Дополнительно в топку подает флюс, который выступает в качестве катализатора и помогает породам быстрее плавиться, освобождаю тем самым железо. Стоит отметить, что перед попаданием в доменную печь руда проходит специальную предварительную обработку. Они измельчается при помощи дробильной установки, так как мелкие частицы быстрее расплавятся. Затем ее промывают, чтобы удалить все лишние элементы, которые не содержать металла. После этого высушенное сырье проходит обжиг в специальных печах, который позволяет удалить из соединений серу и другие чужеродные элементы.

Когда доменная печь загружена и готова к эксплуатации начинается второй этап производства. После запуска горелок кокс начинает разогревать сырье, выделяя при этом углерод, который, проходя через воздух, реагирует с кислородом и образует оксид. Этот оксид активно участвует в восстановлении железа из соединений, находящихся в руде. При этом, чем больше газа становится в печи, тем слабее протекает химическая реакция. После достижения определенной пропорции она им вовсе прекращается. Избыток газов используется как топливо для поддержания температуры в печи. Такой подход имеет несколько положительных моментов. Во-первых, снижаются затраты ископаемого горючего, что несколько удешевляет производство продукции. А, во-вторых, продукты горения не выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее вредными примесями, а продолжают свое участие в технологическом процессе.

Избыток углерода смешивается с расплавом и, поглощаясь железом, образует чугун. Все не расплавившиеся элементы породы всплывают на поверхность и удаляются из материала. Отходы называют шлаком, который затем пойдет на производство других материалов. После удаления всех лишних частиц в расплав при необходимости добавляют разнообразные присадки. Таким способом получают два вида сплавов: передельный и литейный чугун.

Разновидности чугуна

Передельный материал используется для производства стали кислородно-конвертерным способом. Этот вид характеризуется низким содержанием марганца и кремния в составе сплава. Литейный чугун идет на производство разнообразной продукции. Он делится на пять разновидностей, который стоит рассмотреть более детально. Белый чугун является сплавом, в котором избыточная часть углерода содержится в виде цементита или карбида. Свое название он получил за характерный белый цвет в районе излома. Массовая доля углерода в нем составляет более 3%. Этот материал характеризуется повышенной ломкостью и хрупкостью, поэтому его использование весьма ограничено.

Применяется данный вид при производстве простых деталей, которые работают в статических условиях и не несут дополнительной нагрузки. Добавление в сплав легирующих присадок позволяет повысить технические характеристики материала. Для этих целей используется никель или хром, реже алюминий и ванадий. Марка данной разновидности, которая носит название «сормайт» используется в качестве нагревательного элемента в различных устройствах. Она обладает хорошими показателями удельного сопротивления и без проблем работает при температурах до 900 градусов по Цельсию. Из белого чугуна изготавливают ванны для бытовых нужд.

Серый чугун — наиболее распространенная разновидность материала, которая применяется во многих отраслях народного хозяйства. В этом сплаве углерод присутствует в виде графита, перлита или феррито-перлита. Массовая доля углерода находится на уровне 2,5%. Материал обладает высокой для чугуна прочностью, поэтому используется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку определенного уровня. Из него изготавливают втулки, корпуса различного промышленного оборудования, кронштейны, зубчатые шестеренки.

Графит значительно улучшает действие смазки и снижает влияние трения, так что детали обладают повышенной стойкостью к этому виду износа. При необходимости эксплуатации в агрессивных средах в состав серого чугуна вводятся дополнительные элементы, которые позволят выдержать негативное воздействие. К ним можно отнести никель, хром, молибден, бор, сурьму, медь. Эти элементы позволяют защитить чугун от влияния коррозии. Также некоторые из них повышают уровень графитизации свободного углерода в сплаве, что позволяет создать защитный барьер, через который не могут пробиться какие-либо разрушающие элементы.

Половинчатый чугун является промежуточным материалом между первыми двумя разновидностями. В нем часть углерода содержится в виде графита, а часть — в виде карбида. Также в сплаве могут в незначительных долях присутствовать цементит (до 1%) и лидебурит (до 3%). Массовая доля углерода в материале составляет 3,5-4,2%. Эта разновидность используется для производства деталей, которые будут проходить эксплуатацию в условиях постоянного трения. К ним относятся тормозные колодки для автомобильной промышленности и разнообразные измельчительные валки для станков. Для повышения износостойкости в сплав по традиции вводятся легирующие присадки.

Ковкий чугун является разновидностью белого сплава, который был подвергнут специальному отжигу с целью графитизации свободного углерода в составе материала. Этот вид обладает улучшенными демпфированными свойствами по сравнению со сталью. К тому же он менее чувствителен к надрезам и хорошо проявляет себя в работе при низких температурах. Углерод, массовая доля которого составляет до 3,5%, находится в сплаве в виде феррита, феррито-перлита или зернистого перлита с вкраплениями графита. Используется данный материал в автомобильной промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях постоянного трения. Для повышения его эксплуатационных характеристик в сплав добавляют магний, бор и теллур.

Высокопрочный чугун получается в результате образования в сплаве шаровидной формы включения графита в металлическую решетку. Это ослабляет металлическую основу кристаллической решетки и приводит к появлению улучшенных механических свойств. Процесс образования шаровидного графита производится путем введения в сплав магния, церия, иттрия и кальция. По своим техническим характеристикам материал очень близок к высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

Какие трудности испытывает чугунная промышленность?

Перспективы развития чугунной промышленности выглядят не особо радужно. Высокий уровень затрат на производство одной тонны материала и большое количество отходов заставляют промышленников искать более дешевые заменители. Быстрое развитие науки уже сейчас позволяет получать лучшие сплавы при меньших затратах. А в условиях глобальной экологической опасности не обращать внимания на загрязняющий фактор производство недопустимо. Поэтому металлурги по всему миру отказываются от доменных печей в пользу электрического оборудования.

Но перевести выплавку чугуна на эти рельсы в кратчайшие сроки физически невозможно. Это потребует колоссальных финансовых затрат, которые не потянет ни одно государство. Так что остается лишь ждать, как скоро промышленники сумеют наладить массовый выпуск новых сплавов. Полностью отказаться от чугуна в ближайшие десятилетия, конечно, не получится, но его мировое производство неуклонно будет снижаться. Эта тенденция наблюдается уже в течение последних 5-7 лет.

За счёт большого количества углерода чугун намного твёрже стали. Но при этом очень пластичен и хрупок. Поэтому имеет довольно много специфических особенностей при обработке.

Чугун является востребованным материалом в металлообработке. Он намного дешевле стали, но при этом прочнее её. Чугун идеально подходит, если вам нужно изготовить большую партию изделий. Поэтому материал широко используется в автомобильной промышленности и в художественном литье.

Но чугун чугуну рознь. В зависимости от технологии производства металла, его свойства сильно различаются.

Если рассуждать максимально примитивно, то чугун изготавливают следующим образом. Берут металлический лом, расплавляют его в большом чане – чугун готов. Соответственно, чем больше различных компонентов на входе, тем менее предсказуемо поведёт себя чугун.

Основные виды чугуна

Исходя из количества углерода в составе сплава, чугун делят на несколько сортов.

Белый чугун
отличается тем, что почти весь углерод в его составе химически связан в карбид железа. В машиностроительном производстве белый чугун применяется редко, так как он очень твёрдый, но при этом довольно хрупкий. Данный сплав тяжело поддаётся резке из-за своих абразивных качеств. И обычно в процессе обработки от него откалываются куски. Из-за своих свойств белый чугун используется в основном для отливания деталей, не требующих какой-либо обработки, либо в качестве заготовки для производства ковкого чугуна, о котором мы поговорим ниже.

Серый чугун – наиболее популярная разновидность данного металла. В этом сплаве углерод присутствует преимущественно в виде графитовых включений. Это придаёт металлу хрупкость. Зато в отличие от белого чугуна, серый имеет хорошую теплопроводность, выделяет меньше тепла и во время обработки отлично поглощает вибрации. Кроме того, серый чугун обладает высокой прочностью, поэтому часто применяется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку.

Высокопрочный чугун – альтернатива высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Углерод в составе металла присутствует в форме шаровидного графита. Это делает материал пластичным и прочным. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

Ковкий чугун к ковке металла никакого отношения не имеет. Говорят, что название материалу дали подковы, которые выполнялись из данного сплава. Ковкий чугун получается путём отжига заготовок из белого чугуна. Углерод в составе сплава находится в форме хлопьевидного графита. Это делает металл менее чувствительным к растрескиванию. При этом он остаётся по-прежнему прочным и износостойким, поэтому активно используется в машиностроении.

Особенности обработки чугуна

Как мы выяснили выше, структура чугуна неоднородна, что сильно отражается на его обрабатываемости. Белый чугун – самый твёрдый (500 HB). Он очень абразивен и сложен в обработке. Высокопрочный чугун имеет твёрдость до 400 HB, поэтому металлорежущий инструмент сильно изнашивается. Ковкий и серый чугуны твёрдостью до 250 HB намного легче поддаются резанию. Таким образом, чем больше содержание графита в сплаве, тем обработка будет проще.

Обработка чугуна – довольно грязное дело, так как графит, который содержится в составе сплава, сильно пылит. Пыль, оседая, загрязняет деталь, станок и всю рабочую зону. Обычно с такой проблемой борются с помощью СОЖ, но не в случае чугуна, ведь СОЖ вызывает довольно серьезные термические колебания. Поэтому обработку предлагается проводить насухую и использовать специальный инструмент по графиту, который и без того испытывает довольно сильные нагрузки.

Высокий нагрев во время обработки является одной из главных причин износа металлообрабатывающего инструмента. А высокая твердость чугуна лишь усугубляет ситуацию. Это необходимо учитывать при выборе инструмента, отдавая предпочтение износостойкому из твёрдого сплава с покрытием в котором оксид алюминия (Al2O3) чередуется с толстыми слоями карбонитрида титана (TiCN). Это позволяет избежать перегрева и повышенного абразивного износа.

Чтобы определиться с правильным инструментом для обработки чугуна, читайте наши статьи в блоге по токарной и фрезерной обработке этого металла.

В линейке монолитных твердосплавных фрез корейского производителя Widin есть специальная серия для обработки чугуна Zamus Classic.

Для токарной обработки чугуна можно использовать специальную серию токарного инструмента Beyond от Kennametal.

Актуальные цены и наличие на складе этих пластин представлены в нашем онлайн каталоге.

Как обрабатывается чугун токарным инструментом Kennametal, можно увидеть на видео ниже:

<br />

Литейка » Чугуны для получения отливок

Чугун— сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2.14%. Чугун также содержит некоторые другие химические элементы. Чугуны, в зависимости от того, в какой форме в чугуне находится углерод, подразделяют на высокопрочный(ВЧ), серый чугун (СЧ), ковкий чугун (КЧ), белый чугун (БЧ).

Белый чугун — в данном виде чугуна углерод находится в связанном состоянии, в виде цементита. БЧ очень твердый и хрупкий, потому в производстве применяется редко. БЧ используют в тех случаях, когда деталь работает на износ. Также применяют для изготовления КЧ.

Ковкий чугун— получают из белого чугуна, путем отжига.

Серый чугун— в таком чугуне графит находится в виде пластинчатых лепестков. Подобные включения негативно сказываются на пластинчатые свойства чугуна, на его прочность при растяжении.

Высокопрочный чугун— чугун, в котором графит находится в виде шарообразных включений. Шаровидный графит повышает прочность и пластичность чугуна. ВЧ получается модифицированием.

По процентному содержанию углерода чугуны делятся на доэвтектические (с менее 4.3%), эвтектические и заэвтектические.

Практически все механические свойства чугуна зависят от микроструктуры чугуна и его химического состава. Сама же микроструктура зависит от скорости охлаждения отливки.

В случае быстрого охлаждения графит в чугуне будет находиться в связанном состоянии, в виде цементита.

Выделению углерода в виде графитовых включений способствуют следующие химические элементы: углерод, кремний, медь, никель. Элементы, препятствующие выделению графитовых включений: хром, марганец, сера

На структуру и механические свойства графита огромное влияние оказывает его химический состав.

Кремний— снижает прочность чугуна за счет того, что кремний снижает растворимость углерода, что приводит к увеличению размеров графитовых включений.

Марганец — уменьшает влияние серы, образуя с ней сульфид марганца.

Сера — тормозит графитизацию чугуна, образовывая хрупкую эвтектику.

Фосфор — улучшает жидкотекучесть, на графитизацию практически не влияет. При малом содержании полностью растворяется в чугуне.

Хром увеличивает прочность чугуна при повышенных температурах и многократных нагреваниях, поэтому его вводят в состав жаростойких и окалиностойких чугунов. Хром повышает твердость, сопротивление износу, коррозии в морской воде и слабых растворах кислот, но увеличивает хрупкость чугуна.

Никель повышает коррозионную стойкость чугунных отливок в морской воде и щелочах.

Медь увеличивает сопротивление чугуна коррозии в атмосферных условиях, в растворах солей, кислот, нефти.

Молибден повышает прочность и твердость доэвтектических чугунов, а также кратковременную прочность чугуна при высоких температурах, теплостойкость, сопротивление износу и ударную вяз кость. Молибден улучшает жаропрочность чугуна и в этом отношении

превосходит все другие элементы.

Титан нейтрализует действие хрома в чугуне,

являясь модификатором, вследствие чего отпадает необходимость повышения содержания кремния. Титан способствует повышению механических свойств, особенно прочности высокоуглеродистых чугунов.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕРЫХ ЧУГУНОВ

По составу основной металлической массы отливки из серого чугуна могут быть четырех типов.

Перлитно-цементитный чугун (П+ Ц+ Г) состоит из перлита, включений структурно-свободного цементита и пластинчатого графита. Такую структуру можно получить при пониженном содержании кремния в чугуне и быстром охлаждении отливок в форме. Эти чугуны обладают повышенной прочностью и плохо обрабатываются резцом. При модифицировании магнием или церием можно получить высокопрочный чугун с перлитно-цементитной структурой и шаровидным графитом.

Перлитный серый чугун (П + Г) состоит из перлита и пластинчатого графита, после модифицирования магнием или церием (рис. 150)— из перлита и шаровидного графита.

Перлитный чугун обычно содержит мелкопластинчатый графит и имеет умеренную твердость (НВ 200—230), высокие прочность.

и износостойкость и хорошо обрабатывается резцом. Перлитный серый чугун с шаровидным графитом обладает еще большей механической прочностью, поэтому называется высокопрочным.

Перлитно – ферритный чугун (П + Ф + Г) состоит из перлита, феррита и пластинчатого графита (рис. 151). Прочность перлитно-ферритного чугуна ниже, чем перлитного, так как пластинки графита в нем крупнее. Твердость его ниже, и он легче обрабатывается резанием. Структура П + Ф + Г с пластинчатым графитом чаще всего встречается в обычных чугунных отливках, применяемых в машиностроении.

Ферритный серый чугун (Ф + Г) состоит из феррита и пластинчатого графита (рис. 152), получается при высоком содержании кремния и углерода в толстостенных отливках и медленном охлаждении их в форме. Включения графита очень крупные. Ферритный чугун обладает низкими механическими свойствами, очень мягкий, хрупкий, быстро изнашивается, но легко обрабатывается. Для машиностроительных отливок такой чугун не пригоден.

Высокопрочным называют чугун, модифицированный магнием в количестве 0,15—0,45 % с последующей обработкой ферросилицием (75 % Э1). При введении в чугун модификаторов изменяются условия роста зародыша графита, что влияет на его форму: он становится шаровидным (см. рис. 150). Графит такой формы способствует повышению прочности и особенно пластичности чугуна.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) по сравнению с углеродистой сталью имеет следующие преимущества: более низкую температуру плавления, лучшую жидкотекучесть, меньшую склонность к образованию горячих трещин, несколько меньшую плотность, более высокую прочность и износостойкость и лучшую обрабатываемость резанием. По сравнению с серым чугуном он обладает более высокими прочностью, пластичностью, жаростойкостью и лучшей свариваемостью.

Для улучшения свойств чугуна, его легируют.

Легирование

В зависимости от процентного содержания легирующих элементов, различают низколегированные, среднелегированные и высоколегированные. В качестве легирующих элементов чугуна применяют никель, хром, молибден, марганец, алюминий, медь, титан.

Что такое чугун. Металлопрокат Нижний Новгород.

Чугун — сплав железа с углеродом, который может содержать от 2,14 до 4,3% углерода и больше.

Чистое железо имеет ограниченное применение. В технике по обыкновению используют сплавы железа с углеродом, которые разделяют на стали и чугуны.

Стали содержат до 2,14% углерода, а чугуны — от 2,14 до 4,3% углерода и даже больше.

Чугун — сравнительно дешевый металл. Он имеет хорошие литейные свойства, легко обрабатывается резанием, но некоторые его механические свойства невысоки: он хрупкий, плохо сваривается, непластичный, не подвергается обработке давлением (штамповка, прокатка). Все это ограничивает применение чугуна в промышленности и потому 90% его перерабатывается в сталь. Процесс переработки чугуна в сталь состоит в удалении из него примесей и прежде всего углерода.

Производство чугуна. Чугун получают из железной руды в специальных вертикальных печах, которые называют доменными печами, или домнами. Доменные печи представляют собой сложные сооружения из огнеупорного материала с внешней стальной обшивкой. Высота современных доменных печей достигает 30 м, а внутренний диаметр — до 6 м.

В домнах получают так называемый белый чугун, который на изломе имеет белый цвет. В нем углерод содержится частично в раскрытом состоянии, а частично в виде включений цементита. Белый чугун очень твердый и хрупкий, из-за чего механической обработке он не подвергается, а при ударе легко разбивается на куски. Поэтому из белого чугуна никакой продукции не вырабатывают, он перерабатывается в сталь и частично в серый чугун.

Серый чугун имеет на изломе серый цвет, поскольку цементит частично разлагается и углерод выделяется в виде пластинок графита, которые пронизывают собой весь объем металла и делают его серым. Серый чугун получают продолжительным выдерживанием при температуре, близкой к температуре плавления белого чугуна, или при очень медленном охлаждении расплавленного чугуна. Серый чугун менее хрупкий, чем белый. Из него отливают разные детали для машин, маховые колеса, плиты, станины для машин, канализационные трубы и т.п. Изделия из серого чугуна механической обработке не подвергаются.

Спросите у металлурга: Кованое железо против чугуна

Какие отличия? Узнайте и узнайте, как они используются

Кованое железо обычно используется для декоративных, архитектурных применений, таких как ограды или каркасы скамеек.

Люди часто предполагают, что чугун и кованое железо — это взаимозаменяемые термины для обозначения ранних работ по чугуну, но между ними есть огромная разница.

Кованое железо — это железо, которое нагревали и затем обрабатывали инструментами.

Чугун — это железо, которое было расплавлено, вылито в форму и оставлено для застывания.

Основное различие между чугуном и кованым железом заключается в том, как они производятся. Различия можно найти в названиях: ковка — это причастие работы прошедшего времени («обработанное железо»), а литье описывает все, что образовалось в процессе литья.

Различные методы производства позволяют создавать металлы различной силы и слабости, поэтому вы редко встретите чугунный забор или кованую сковороду.

Что такое кованое железо?

Кованое железо обрабатывается кузнецом

Кованое железо состоит в основном из элементарного железа с небольшими количествами (1-2 процента) добавленного шлака (побочный продукт плавки железной руды, обычно состоящий из смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия).Кованое железо получают путем многократного нагрева материала и обработки его инструментами для его деформации.

Кованое железо очень ковкое, что позволяет его нагревать, повторно нагревать и обрабатывать в различных формах. Кованое железо становится прочнее, чем больше его обрабатывают, и отличается своим волокнистым внешним видом. Кованое железо содержит меньше углерода, чем чугун, что делает его более мягким и пластичным. Он также обладает высокой устойчивостью к утомлению; если приложить большое давление, он подвергнется большой деформации, прежде чем выйдет из строя.

Термин «кованое железо» сегодня часто используется неправильно; он обычно используется для описания дизайна, похожего на исторические изделия из кованого железа, независимо от используемого металла. Низкоуглеродистая сталь, подвергнутая машинному сгибанию в холодном состоянии, или стальные литые и железные детали, окрашенные в черный цвет, регулярно ошибочно маркируются как изделия из кованого железа. Однако, чтобы на самом деле считаться кованым железом, металлический предмет должен быть выкован кузнецом, который нагревает его и придает ему форму.

Кованое железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры на Анатолийском полуострове (ныне Турция), и оно широко использовалось в строительстве на протяжении всего XIX века.Однако достижения в области металлургии в 20-м веке упростили и удешевили машинную формовку и сварку металлических деталей. Сравнительно дорогой и трудоемкий характер кузнечного дела привел к прекращению его крупномасштабной коммерческой практики в середине 1970-х годов. Это означает, что большинство настоящих изделий из кованого железа сегодня — это либо предметы антиквариата, либо особые изделия, разбитые местными мастерами.

Что такое чугун?

Чугун используется для производства многих продуктов, используемых в нашей повседневной жизни.

Чугун может относиться к ряду сплавов железа, но чаще всего он ассоциируется с серым чугуном.Несмотря на название «железо», это не чистое элементарное железо (Fe в периодической таблице) — на самом деле это сплав, содержащий 2–4 процента углерода, а также небольшое количество кремния и марганца. Другие примеси, такие как сера и фосфор, также обычны.

Чугун получают путем плавки железной руды или чугуна (промежуточный продукт добычи железной руды) и смешивания его с металлоломом и другими сплавами. Затем жидкую смесь выливают в формы и дают ей остыть и затвердеть.

Чугун очень хрупкий по своей природе, что означает, что он сравнительно твердый и не ковкий.

Окончательный результат сильный, но хрупкий. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, что означает, что он содержит несколько компонентов или материалов в разных фазах в своей микроструктуре.

Эта смешанная микроструктура придает чугуну его отличительные физические свойства. Внутренние частицы углерода создают точки внутреннего напряжения, способствующие разрушению.Чугун тверже, хрупче и менее податлив, чем кованое. Его нельзя сгибать, растягивать или придавать форму молотком, так как его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается, прежде чем согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие.

Чугун имеет практически безграничное промышленное применение.

Литье значительно менее трудоемко, чем производство кованого железа, и было распространенной формой производства на протяжении 18 и 19 веков. Появление стали и технологий автоматизированной обработки снизило роль литья в некоторых отраслях, но во многих других оно остается рентабельным и широко используемым процессом.В то время как сталь почти полностью вытеснила чугун в строительстве, чугун остается популярным для изделий сложной формы, которые легче отливать, чем обрабатывать станком. Чугун менее реагирует с материалами форм, чем сталь, и имеет более низкую температуру плавления, что делает его более текучим.

Чугун обладает положительной текучестью, что делает его идеальным для изготовления таких деталей, как декоративные скамейки и другая уличная мебель.

Ковкий чугун: прочность и универсальность

Ковкий чугун, также известный как высокопрочный чугун, представляет собой современный и уникальный вид чугуна, разработанный исследователями в 1940-х годах.Они обнаружили, что, добавляя избранные сплавы — вначале сплав магния с медью и, в конечном итоге, церий — они могут манипулировать атомами углерода для формирования микроструктуры, отличной от микроструктуры чугуна. Микроструктура ковкого чугуна предотвращает образование трещин, в результате чего металл обладает преимуществами чугуна без хрупкости.

Можно производить ковкий чугун для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв

Ковкий чугун можно производить нескольких марок для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв.Ковкий чугун после закалки, полученный с дополнительной термообработкой, обладает еще лучшими механическими свойствами и устойчивостью к износу.

Ковкий чугун также демонстрирует относительно небольшую усадку при охлаждении, что делает его идеальным для точного литья. Ковкий чугун часто используется в отливке, что означает, что он не требует термической обработки. Это может помочь снизить производственные затраты, особенно в долгосрочной перспективе.

Отливки из высокопрочного чугуна и чугуна производятся путем заливки расплавленного чугуна в изложницы.

Исторический заповедник

От Линкольна, Массачусетс, до Линкольна, Небраска, до Линкольна, Онтарио, Северная Америка богата историей. Каждому городу есть что рассказать, и здания в этих городах сыграли такую же роль в создании прошлого, как и сами люди.

При реставрации исторических зданий с использованием архитектурного железа и металлоконструкций качество и подлинность имеют решающее значение. Большие наружные элементы, такие как тумбы, ворота, заборы, светильники и скамейки в парке, играют важную роль в создании атмосферы, верной историческим временам.Современные литейные предприятия могут воспроизвести ранние металлоконструкции, опираясь на исторические чертежи или сами оригинальные конструкции.

Для получения дополнительной информации о чугуне или запроса предложения по индивидуальному проекту, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Источники

мифов и заблуждений — чугунный коллекционер: информация для энтузиастов винтажной посуды

Мифы и заблуждения чугунной посуды

Несмотря на то, что ресурсы, подобные этому веб-сайту и другим, стремятся информировать и просвещать об истории и надлежащем обращении с винтажной коллекционной полой чугунной посудой, все еще много дезинформации распространяется как в Интернете, так и на рынке.Здесь в произвольном порядке представлены десять наиболее часто встречающихся примеров.

Убеждение № 1 : Чугунную посуду практически невозможно разрушить.

Верно или нет? : Неверно. Чугун прочный, но небьющийся. Как и стекло, свойства, которые делают чугун твердым, также делают его хрупким. Чугун, подверженный ударам или скручивающей силе, сломается до того, как согнется. Слишком быстрое нагревание пустой сковороды или большой сковороды над маленькой горелкой также может привести к растрескиванию или необратимому короблению.
Происхождение : Скорее всего, путаница между чугуном и кованым железом или сталью.

Убеждение № 2 : Лучший и самый простой способ удалить налет с чугунной сковороды — это сжечь его в огне.

Верно или нет? : Неверно. В то время как огонь обычно полностью удаляет наросты, сильный жар часто повреждает сковороду, деформируя или раскалывая ее, или потенциально изменяя молекулярную структуру железа, делая ее необратимо чешуйчатой.
Происхождение : Скорее всего, повара из лагеря пограничной эпохи, у которых не было другого способа восстановить сильно покрытые коркой сковороды.

Убеждение № 3 : Покрытие приправы на сковороде придает вкус приготовленной пище.

Верно или нет? : Неверно. Термин «приправа», когда он относится к чугунной посуде, применяется к накоплению с течением времени полимеризованных и карбонизированных кулинарных жиров, что приводит к коррозионно-стойкому антипригарному покрытию, и не имеет ничего общего с пищевой приправой.В данном случае значение сродни названию опытного человека «бывалым ветераном» или правильно высушенных дров «приправленными». Традиционные методы очистки не должны оставлять следов, которые могли бы повлиять на вкус приготовленных впоследствии продуктов, хотя жирная рыба может быть нежелательным исключением.

Происхождение : Неопределенно. Претензии часто слышны от продавцов использованных, неотремонтированных сковородок, более чем вероятно из-за ошибочной попытки сделать так, чтобы предметы с толстой коркой казались более ценными.

Верование № 4 : Большая цифра на дне сковороды или на верхней части ручки сковороды указывает ее диаметр в дюймах.

Верно или нет? : Неверно. Цифры были ранним условием, используемым для обозначения того, какой размер дровяной печи подходит для сковороды. Размеры не обязательно были одинаковыми для всех брендов, поэтому сковорода №8 одного производителя могла не подходить для печки №8 другого производителя. Система нумерации продолжала использоваться в течение некоторого времени даже после появления газовых и электрических варочных панелей.
Происхождение : ошибочное предположение, сделанное теми, кто не знаком с ранними дровяными печами.

Верование № 5 : Маленькие буквы на чугунных сковородках указывают на производителя.

Верно или нет? : Неверно. Небольшие отдельные буквы, нанесенные на чугунные детали, являются идентификаторами рисунка. Множественные выкройки использовались для создания форм для нескольких деталей одновременно, поэтому некоторый способ отследить, какой уникальный узор сделан, какой кусок был необходим, либо для контроля качества, либо для сдельной оплаты.Точно так же маленькие выпуклые буквы на дне кастрюли, как правило, представляют собой отметки формовщика, выбитые литейщиком в песчаную форму непосредственно перед литьем, чтобы отслеживать его ежедневное производство.

Происхождение : Еще один случай дезинформированных продавцов, пытающихся увеличить стоимость немаркированных предметов, например, любая буква «G», которую видели, называлась «кодом» для Гризволда.

Убеждение № 6 : «Старая железная» руда, добытая и использовавшаяся для изготовления чугунной посуды на рубеже веков (начало 1900-х годов), превосходила ту, которая использовалась позже в 20 веке.
Верно или нет? : Неверно. Элементарного железа в чистом виде в природе не существует. Хотя в составе железной руды, полученной из разных источников, существуют различия, процесс плавки, используемый для извлечения элементарного железа из руды, удалил бы большую часть, если не все нежелательные примеси. Железо, используемое для создания чугуна, не используется «в расплавленном виде», а скорее добавляются такие ингредиенты, как углерод и кремний, для придания металлу желаемых свойств. И хотя ранее литейные заводы могли использовать исключительно чистую железную руду, любой вторичный лом, который, возможно, был добавлен отечественными производителями позже в 20-м веке, соответствовал стандартам чистоты и проверялся перед использованием.
Origins : старая чугунная посуда была отлита вручную с использованием более мелкозернистых песчаных форм, к которым были применены улучшающие отделочные свойства. Ручное создание форм также позволило изготавливать более тонкие и легкие отливки. В сочетании с ныне прекращенной практикой полировки поверхностей для приготовления пищи более старые процессы привели к получению более точного отливки и готового продукта. Термин «старое железо», используемый для обозначения превосходства, поэтому больше применим к самой посуде, чем к металлу, из которого она была сделана.

Убеждение № 7 : треснувшую сковороду можно обнаружить, послушав звук, издаваемый при нажатии на нее.

Верно или нет? : Верно, но с исключениями. Поговорка гласит: «Звенит, как колокольчик, если постучать деревянной ложкой». Неповрежденная сковорода обычно издает отчетливый звонкий звук при постукивании, когда ее подвешивают или держат определенным образом. Одна и та же сковорода с трещиной, как правило, издает глухой или менее отчетливый звонкий звук. Однако этот метод практически бесполезен при попытке оценить покрытую коркой кастрюлю, поскольку нарост мешает визуальному осмотру и подавляет звуковые колебания.Кроме того, более толстые и тяжелые сковороды не дают такого заметного кольца, как более тонкие и легкие. Поскольку это в лучшем случае субъективный тест, на него не следует полагаться вместо тщательного визуального осмотра чистой посуды при достаточном освещении.

Происхождение : Неопределенно. Возможно, наблюдение производилось достаточно часто, чтобы установить рубрику.

Убеждение № 8 : Миниатюрная посуда сделана для раздачи в качестве образцов продавцам.

Верно или нет? : Неверно.Крошечные старинные чугунные и алюминиевые предметы посуды, изготовленные известными и другими известными брендами, производились как детские игрушки. В большинстве случаев изготовленные по тому же стандарту, что и полноразмерная посуда, они предназначались как для приготовления пищи, так и для игр. Часто продается в коробках, каталоги той эпохи, а также маркированные контейнеры подтверждают первоначальное предназначение.

Происхождение : Хотя некоторая игрушечная посуда могла быть отдана бизнес-клиентам, заблуждение могло иметь корни в миниатюрных демонстрационных единицах, созданных, чтобы облегчить нагрузку путешествующих продавцов печей.

Убеждение № 9 : Чугун почитается за его способность даже к нагреванию.

Верно или нет? : Это зависит от того, как вы определяете «равномерное отопление». Если вы считаете, что тепло, создаваемое конфоркой, равномерно распределяется по сковороде, то ответ — «ложный». Чугун на самом деле является относительно плохим проводником тепла, а это означает, что область кастрюли, к которой прикладывается тепло, будет повышаться по температуре, но с уменьшающимся эффектом по мере удаления от этой области.Однако его плотность позволяет ему сохранять больше тепла на фунт по сравнению с другими металлами.

Origins : Вероятно, существует путаница между способностью железа сохранять тепло и способностью нагреваться равномерно. Из-за низкой проводимости он медленно нагревается, но, будучи горячим, он остается горячим дольше, что позволяет избежать резких скачков температуры. В этом смысле железо легче поддерживает равномерность температуры. Лучший способ равномерно подогреть чугунную сковороду — в духовке.

Убеждение № 10 : Мытье чугунной сковороды с мылом испортит приправу.
Верно или нет? : В большинстве случаев неверно. Хорошо выдержанная сковорода будет защищена достаточно прочным, почти пластичным слоем полимеризованного кулинарного жира и угля, способным выдерживать температуру приготовления в несколько сотен градусов. Как правило, мытье теплой водой и обычным средством для мытья посуды с использованием неабразивной губки или скребка, хотя обычно и не требуется, но не повлияет существенно на хорошо закрепившуюся приправу. Однако чугунные сковороды не следует оставлять погруженными в воду и, конечно же, никогда не следует подвергать автоматической посудомоечной машине, независимо от того, насколько они хорошо выдержаны.
Происхождение : Возможно преобладание щелока или древесной золы до 20 века в качестве ингредиента мыловарения. Было обнаружено, что кипячение щелока (гидроксида натрия) или древесной золы (для получения гидроксида калия) с животным жиром в чугунных горшках для создания мыла удаляет приправу. Однако виновато было не мыло, а щелочь, из которой оно изготовлено. Однако на очень простую начальную приправу, в которой используемый жир или масло не полностью полимеризовано, может повлиять тщательная очистка с помощью средства для мытья посуды.

Убеждение № 10½ : Кислые продукты нельзя готовить в чугунных кастрюлях.

Верно или нет? : Оба. Хотя действительно кислые продукты вызывают выщелачивание железа в них, хорошо сформированный слой приправы создает барьер между кислотностью и железом. Однако то же самое может быть не так с только что приправленными кастрюлями.

Происхождение : Кастрюля с недостаточно закрепленной приправой действительно может передавать железо или вступать в реакцию с продуктами, приготовленными в ней, особенно с кислыми продуктами, такими как помидоры, или жидкостями, такими как вино, уксус и т. Д.Это может привести к металлическому привкусу пищи или даже к обесцвечиванию таких продуктов, как фасоль или шпинат.

Почётное упоминание

Есть еще несколько заблуждений, с которыми вы время от времени сталкиваетесь, в том числе:

Что на чугунных сковородах выбита маркировка.

Неверно. Чугун, по крайней мере, тот, который используется для изготовления посуды, недостаточно пластичен, чтобы на нем можно было отпечататься штамповкой. Маркировки могли быть нанесены на узор (обычно из алюминия), но они были отлиты в кастрюле.То же самое и с чугунными деталями с кованной отделкой.

Этот чугун пористый.

Неверно. Многие были убеждены, что чугун не только пористый, но и что эти поры расширяются и сужаются при изменении температуры, позволяя маслу или другим посторонним веществам не только прилипать, но и «впитываться» или «запечатываться» в железе. . Хотя даже полированное железо не является полностью плоским, любые пустоты — это просто микроскопические неровности, возникающие в результате удаления с поверхности кристаллического графита, углеродного компонента чугуна.

Готовка в чугуне — ценный источник диетического железа.

Неверно. Когда сковорода хорошо приправлена, покрытие из полимеризованного масла / угля образует барьер между готовящейся пищей и утюгом. Однако, если бы кто-то готовил пищу, особенно пищу с обилием влаги или кислотности, на сковороде без приправы, это привело бы к переносу железа в пищу. Приготовление на чугунной сковороде без приправы обычно не выполняется. (Людям с гемохроматозом, заболеванием, связанным с перегрузкой железа, тем не менее, следует избегать еды, приготовленной в любом чугуне.)

Что после использования и мытья чугунную сковороду необходимо немедленно повторно заправить.

Неверно. При мытье неабразивными подушечками и обычной жидкостью для мытья посуды в быту не удаляется покрытие из полимеризованного жира и углерода, содержащееся в приправе чугунной сковороды. Следовательно, не должно быть причин для повторного нанесения масла вручную после каждого использования.

Что цвет ржавчины на репродукции отличается от цвета оригинала.
Неверно. Ржавчина есть ржавчина. Оксид железа. Гидратированный оксид железа или оксид железа (III), химическая формула Fe2O3. Различия в цвете ржавчины связаны с тем, насколько развита она на конкретном предмете, или с уровнем влажности, которую он содержит.

Что многоразовая «форма» используется для изготовления чугунных деталей.

Неверно. Чугунные детали изготавливаются в разделенных формах, состоящих из смеси влажного мелкого песка и других соединений, плотно упакованных вокруг многоразового шаблона.Когда форма затвердевает, ее половинки разделяются, выкройка удаляется, форма собирается и заливается в нее расплавленным чугуном. Когда железо остывает и затвердевает, отрыв песчаной формы от куска эффективно разрушает его.

Эти сковороды с пометкой «ERIE» были изготовлены предшественником Griswold Mfg. Co.

Неверно. Слишком часто употребляемый термин «до-Гризвольд» по отношению к сковородам Эри является неправильным. Гризвольд создал их сначала под эгидой Selden & Griswold Mfg.Co., а затем Griswold Mfg. Co.

Это льняное масло превосходит другие масла или жиры в качестве приправы.

Это зависит. Многие новые коллекционеры находят в Интернете статью, в которой разъясняются достоинства льняного масла как имеющего научное обоснование превосходства в качестве приправляющего жира. Хотя результаты впечатляют с косметической точки зрения, многие обнаружили, что при использовании нанесенное вручную покрытие имеет тенденцию отслаиваться. Стоит отметить, что льняное масло обычно не используется для приготовления горячих блюд.

Белый чугун — обзор

4.3.4 Износостойкие материалы из чугуна

Из-за абразивной, коррозионной деформации очень часто используется белый чугун. Этот материал, также обозначенный как охлажденное литье или твердое литье, очень устойчив к износу. Исключительная особенность этого материала заключается в том, что содержание углерода химически связано в виде карбида. Поверхность излома белая или серебристая, в отличие от серого чугуна. В зависимости от нормы и степени легирования существуют различные виды твердого литья.В зависимости от структуры по нелегированным или низколегированным сортам возникают карбид хрома, карбид молибдена, карбид ниобия или карбид ванадия. Твердость карбидов достигает от 800 по Виккерсу (HV) для цементита, от 1 600 HV для карбида хрома до 2 800 HV для карбида ванадия (см. Таблицу 13).

Таблица 13. Значения твердости чугуна по Виккерсу (HV)

9025 карбид хрома

1600 HV

Материал	Твердость по Виккерсу [HV]
Цементит	800 HV
Карбид ванадия	2 800 HV
Чугун	210 HV

Твердое литье, в котором никель и хром в качестве легирующих компонентов содержатся пропорционально 2: 1, торговое название «Ni hard» (напр.грамм. Ni-жесткий 1 или Ni-жесткий 4). Качество можно варьировать, изменяя содержание углерода [38]. Хотя содержание хрома частично очень высокое (> 20%), твердое литье не очень устойчиво к коррозии. Причина в том, что основная доля хрома связана с карбидами и другими легирующими элементами. , таких как никель или молибден, недостаточно высоки. Тем не менее, коррозионная стойкость сильно зависит от химического состава перекачиваемой жидкости.

Такие материалы хорошо наносятся в сильно абразивных средах, таких как смеси песка и воды.Однако, поскольку затраты на легирование относительно высоки, это применение будет подходить в основном для очень специальных решений. Кроме того, для деталей, изготовленных из твердого литья, требуются специальные инструменты для литья.

Последующая обработка (обрезка, нарезание резьбы) отливок возможна только с помощью специальных инструментов.

Например, согласование мощности насоса путем изменения диаметра рабочего колеса путем подгонки усложняется.

Виды отказов: более пристальный взгляд на вязкие и хрупкие трещины при перегрузке

Металлы часто считаются пластичными или хрупкими.Однако иногда они ведут себя иначе, когда выходят из строя из-за перегрузки. Пластичный металл может действовать так, как если бы он был хрупким. Хрупкий металл может вести себя пластично.

Пластичные материалы часто подвергаются хрупкому разрушению. По сути, хрупкие материалы редко растрескиваются в пластичном режиме.

Факторы, вызывающие такое различное поведение, включают: прочность, температуру, скорость нагружения, концентрации напряжений, размер и различные комбинации.

Прочность
Прочность — наиболее очевидный фактор, определяющий поведение металла при перегрузке.В общем, мягкие вязкие металлы будут пластичными. Более твердые и прочные металлы имеют тенденцию быть более хрупкими. Взаимосвязь между силой и твердостью — хороший способ предсказать поведение. Низкоуглеродистая сталь (AISI 1020) мягкая и пластичная; С другой стороны, подшипниковая сталь прочная, но очень хрупкая. Взаимосвязь между прочностью и твердостью стали показана на рисунке 1.

Рисунок 1: Твердость стали в зависимости от прочности

Удлинение (растяжение на единицу длины) в процентах, обычно выражаемое в% при длине 2 дюйма, также является средством оценки пластичности.Более пластичные металлы имеют большее удлинение. Например, удлинение более твердой и прочной закаленной и отпущенной стали 4340 составляет около 16%, в то время как удлинение более пластичной горячекатаной стали 1018 составляет около 36%.

Из этого отношения есть исключения. Наиболее частым исключением является серый чугун, который довольно хрупкий, хотя и довольно мягкий. Его состав из чешуек графита с острыми краями создает концентрации напряжений, которые превосходят пластичность чугуна.

Температура
Температура существенно влияет на пластичность металлов.Низкая температура снижает пластичность, а высокая увеличивает ее. Когда деталь перегружается при низких температурах, более вероятно возникновение хрупкого разрушения. При высоких температурах может произойти более вязкое разрушение.

Сталь с более низкой прочностью (меньше углерода и сплавов) сохраняет пластичность (вязкость) при понижении температуры. Когда прочность стали увеличивается (больше углерода и сплавов), пластичность падает быстрее с понижением температуры.

Доминирующим фактором, делающим хрупкие металлы более пластичными, является высокая температура.

Стали на диаграмме ударных испытаний по Шарпи (рис. 2) демонстрируют это изменение.

Рисунок 2: Схема испытаний на ударную вязкость по Шарпи

Более высокопрочные стали с содержанием углерода более 0,30% начинают терять пластичность (вязкость) ниже комнатной температуры. Низкоуглеродистые стали (0,20% углерода или менее) не начинают терять пластичность, пока температура не достигнет точки замерзания (32 ° F).

Из этого отношения есть исключения. Нержавеющие стали сохраняют свою вязкость при низких температурах.Однако нержавеющая сталь может закалиться и потерять пластичность.

Скорость нагружения
Когда перегрузка происходит медленно, достаточно времени, чтобы произошли микроскопические движения в металле. Прежде чем окончательно сломаться, металл пластически деформируется. Внезапный удар часто приводит к тому, что пластичный материал становится хрупким. Не хватает времени для микроскопических движений. Хрупкое поведение часто наблюдается при катастрофическом отказе, когда перегрузка происходит очень внезапно.

Концентрации напряжений
Изменения геометрии, такие как шпоночные пазы, изменения диаметра, выемки, канавки, отверстия и коррозия, приводят к локализованным областям, где напряжение намного выше, чем в прилегающей области детали.

В регионах, где нет концентрации напряжений, легче возникать микроскопические движения. В этом случае металл ведет себя пластично. Концентрация напряжений не допускает микроскопических перемещений, поэтому более вероятно хрупкое разрушение.

Размер
Тонкие детали более подвержены пластическому разрушению при перегрузке. Большие или более толстые детали будут вести себя больше как хрупкий металл при перегрузке, потому что геометрия не позволяет равномерно распределять напряжение. На рисунке 3 показано влияние размера.

Рис. 3. Пластичные металлы, которые больше похожи на хрупкий металл

Тонкие детали обычно имеют выступ среза или излом под углом; это характерно для вязкого разрушения.По мере увеличения толщины кромка среза становится меньше, а трещина становится более хрупкой.

Взаимодействия
На рисунке 4 обобщены факторы, которые могут присутствовать при отказе из-за перегрузки.

Рисунок 4: Сводка факторов, влияющих на переломы от перегрузки

Они часто встречаются во многих комбинациях и могут вызывать множество осложнений в конкретных приложениях. Если они будут признаны тенденциями, они помогут направить анализ.

Например: если пластичная деталь имеет высокие концентрации напряжений из-за коррозии или неправильной обработки и получает удар, полученная трещина будет иметь характеристики хрупкого излома.

Следующие ниже примеры иллюстрируют важность и взаимодействие этих факторов.

Хрупкое разрушение пластичного материала
Цапфа валка на Рисунке 5 изготовлена из отожженной стали 4140.

Рис. 5: Хрупкое разрушение цапфы.Отрезан кусок для металлургического анализа.

Его твердость составляла около 190 BHN, а относительное удлинение — 26%, что характерно для более пластичного металла. Цепь сломалась, когда полностью загруженный валок был установлен в клети с помощью крана. Хрупкое разрушение произошло из-за наличия трех факторов:

Концентрации напряжения — серьезные

Журнал отремонтирован; диаметр был уменьшен и вырезан радиус в месте разрушения.
По радиусу образовалась усталостная трещина, которая еще больше увеличила концентрацию напряжений.

Скорость нагружения — высокая

Когда журнал вышел из строя, рулон опускался в клети.

Размер — большой

Диаметр журнала 4 дюйма.

Средство

Уменьшите концентрацию напряжений за счет правильной обработки и ремонта шейки.

Разрушение высокопрочного листа при низкой температуре
Высокопрочный лист был заменен на низкоуглеродистую сталь в точке передачи конвейера.Это произошло из-за того, что пластина из мягкой стали сгибалась в результате многократных ударов крупных кусков материала. С приближением зимы и падением температуры высокопрочная плита начала разрушаться. Его пришлось заменить в середине зимы.

Прочность — высокая

Высокопрочная сталь была заменена пластичной низкоуглеродистой сталью.

Температура — низкая

Способность высокопрочной стали поглощать энергию (переход от пластичного к хрупкому) очень быстро снижалась с понижением температуры.

Средство

Используйте более толстую низкоуглеродистую сталь, которая сохраняет пластичность при низких температурах.

Внезапная перегрузка
Цепь подъемника на Рисунке 6 вышла из строя в двух местах. Трещина в верхней части рисунка 6 является усталостной трещиной, вызванной повторяющейся нагрузкой.

Рисунок 6: Обрыв звена цепи подъемника

Хрупкое разрушение в нижней части звена на Рисунке 6 произошло сразу после усталостного разрушения.

Звено деформировалось, что указывало на то, что оно было умеренно пластичным (344 BHN). Внезапно возросшая нагрузка на оставшуюся сторону привела к хрупкому разрушению. Шевронные следы хрупкого разрушения видны на рисунке 7.

Рисунок 7: Поверхность хрупкого разрушения

Прочность — высокая

Цепь усилена более мягким сердечником. Предел прочности на разрыв составлял приблизительно 160 000 фунтов на квадратный дюйм.

Скорость нагружения — высокая

Когда произошел первый перелом, вся нагрузка мгновенно была перенесена на оставшуюся сторону.

Средство

Периодически проверяйте цепь на предмет повреждений, вызванных неправильным использованием или обслуживанием

Примите во внимание все факторы, которые могут повлиять на перелом при перегрузке. Неправильный диагноз может быть опасным и дорогостоящим для всех заинтересованных сторон. Глядя на пластичный или хрупкий перелом от перегрузки, помните, что часто бывает больше, чем кажется на первый взгляд.

Thomas Brown, P.E. является главным инженером компании Reliability Solutions со штаб-квартирой в Дулут, Миннесота.Том использует свой обширный опыт для анализа отказов оборудования и компонентов, проведения анализа вибрации и обучения основным навыкам надежности. www.reliabilitysolutions.us.

Разница между чугуном и углеродистой сталью

Основное различие — чугун и углеродистая сталь

Железо — важный металлический элемент. Он используется в производстве многих различных полезных металлических сплавов, таких как сталь. Существуют различные типы сплавов железа, включая сталь, кованое железо, чугун, антрацит и т. Д.Чугун состоит из большого количества углерода и имеет тенденцию к хрупкости. Углеродистая сталь — это разновидность стали, которая состоит из железа и углерода вместе с небольшими количествами некоторых элементов. Основное различие между чугуном и углеродистой сталью состоит в том, что чугун содержит 2-4% углерода, тогда как углеродистая сталь содержит до 1% углерода.

Основные зоны покрытия

1. Что такое чугун
— Определение, свойства и различные формы
2. Что такое углеродистая сталь
— Определение, свойства и различные формы
3. В чем разница между чугуном и углеродистой сталью
— Сравнение основных различий

Ключевые термины: сплав, углеродистая сталь, чугун, высокоуглеродистая сталь, железо, низкоуглеродистая сталь, мягкая сталь, сталь

Что такое чугун

Чугун — это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который легко лить в форме.Он содержит более высокую долю углерода, чем сталь. Чугун — это металлический сплав. Содержание углерода в этом сплаве 2-4%. Чугун имеет относительно низкую температуру плавления, чем другие сплавы железа.

Помимо углерода и железа, чугун состоит из кремния, марганца, а также незначительных количеств серы и фосфора. В нем высокое содержание углерода. Чугун затвердевает как неоднородный сплав. В чугуне также содержится около 1-3% кремния. Следовательно, чугун на самом деле представляет собой металлический сплав железо-углерод-кремний.Расплавленный чугун менее реагирует с формовочным материалом. Однако чугун не такой пластичный. Поэтому он не подходит для катания.

Рисунок 1: Чугунные сковороды

Существует несколько типов чугуна в зависимости от микроструктуры сплава. Их,

Серый чугун
Ковкий чугун
Ковкий чугун
Белый чугун

Чугун более хрупкий из-за высокого содержания углерода.Углерод имеет тенденцию группироваться в карбиды или образовывать листы графита, что делает чугун более неоднородным и хрупким. Поэтому чугун менее пластичный. У него меньшая сила. Чугун также имеет большой вес из-за высокого отношения железа к углероду.

Что такое углеродистая сталь

Углеродистая сталь состоит из железа и углерода. Элементы сплава присутствуют в следовых количествах. Некоторые из этих элементов — кремний, марганец, сера и фосфор. Углеродистая сталь также делится на три группы, как показано ниже.

Низкоуглеродистая сталь — содержание углерода до 0,3%
Сталь высокоуглеродистая — содержание углерода до 0,3-0,6%
Сталь низкоуглеродистая — содержание углерода до 1%

Рисунок 2: Углеродистая сталь используется в качестве строительного материала

В мягкой стали больше железа, чем углерода. Поэтому он очень агрессивен во влажной среде. Высокоуглеродистая сталь очень прочна и используется в качестве строительных материалов. Из-за большого количества углерода, присутствующего в углеродистой стали, она проявляет такие свойства, как твердость, меньшая пластичность, пониженная свариваемость и низкая температура плавления. Низкоуглеродистая сталь содержит около 0,04-0,30% углерода. В зависимости от желаемых свойств добавляются другие элементы для улучшения качества стали. Эта форма прочнее, чем низкоуглеродистая сталь, и менее прочна, чем высокоуглеродистая сталь.

В целом углеродистая сталь отличается высокой пластичностью. Из-за наличия меньшего количества углерода по сравнению с количеством железа, присутствующего в сплаве, углеродистая сталь менее хрупкая и имеет высокую прочность.

Разница между чугуном и углеродистой сталью

Определение

Чугун: Чугун — это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который можно легко отливать в форме, и он содержит более высокую долю углерода, чем сталь.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь — это сталь с высоким содержанием углерода и низким содержанием других элементов.

Содержание углерода

Чугун: Чугун содержит до 2-4% углерода.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь содержит до 1% углерода.

Прочность

Чугун: Чугун более хрупкий из-за наличия большого количества углерода.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь прочнее чугуна.

Пластичность

Чугун: Чугун менее пластичный.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь более пластичная.

Точка плавления

Чугун: Чугун имеет относительно низкую температуру плавления.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь имеет относительно высокую температуру плавления.

Прочие элементы

Чугун: Чугун состоит из железа, а также углерода, кремний-марганца, а также незначительных количеств серы и фосфора.

Углеродистая сталь: Углеродистая сталь содержит в основном железо и углерод. Другие элементы могут присутствовать в следовых количествах.

Заключение

чугун и углеродистая сталь являются сплавы железа, которые состоят из железа и углерода. Они отличаются друг от друга в зависимости от количества присутствующего углерода и других элементов, добавленных в сплав. Основное различие между чугуном и углеродистой сталью является их содержанием углерода.

Ссылки:

1. «Чугун.”Википедия, Фонд Викимедиа, 25 ноября 2017 г., доступно здесь.
2. Медиа, сайт Reshift. «Четыре типа стали | Металлические супермаркеты ». Металлические супермаркеты — сталь, алюминий, нержавеющая сталь, горячекатаный, холоднокатаный, сплав, углерод, оцинковка, латунь, бронза, медь, 15 сентября 2016 г., доступно здесь.
3. «Углеродистая сталь против чугуна». Иллюстрированный Cook’s, доступный здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Castiron-skillets» авторства FiveRings в английской Википедии — Перенос с en.wikipedia в Commons от pd_THOR., (Public Domain) через Commons Wikimedia
2. «53176» (CC0) через PEXELS

Они сломаются при падении? — Home Cook World

Чугунные сковороды известны своей прочностью, долговечностью и практически нерушимостью. Но так ли они на самом деле?

Когда я разговариваю с семьей и друзьями о посуде, они обычно удивляются, узнав, что чугунные сковороды могут (и часто ломаются) при падении.

Почему так?

Ответ в том, как традиционно производят чугун.

Литейные цеха делают чугунные опалубки путем нагрева чугуна, стали и сплавов до такой высокой температуры, что они плавятся.

Затем расплавленный металл заливают в формы из песка. Песок имеет более высокую температуру плавления, чем железо, поэтому формы остаются нетронутыми, пока раскаленный металл остывает и затвердевает.

Отливка ломается, когда металл затвердевает, и цельная чугунная сковорода выходит из песка. Он очищен от песка и щебня и готов к первой приправке.

Некоторые производители, такие как Lodge, наносят приправы на свои сковороды на заводе; другие продают их без приправы и оставляют эту задачу владельцам (ознакомьтесь с моим быстрым советом по добавлению приправы для чугуна).

Оказывается, та же черта, которая делает чугунные сковороды такими прочными — тот факт, что они сделаны из цельного куска расплавленного чугуна, — также является их самой большой слабостью.

«Чугун прочен, но не ломается. Как и стекло, свойства, которые делают чугун твердым, также делают его хрупким », — говорится в документе The Cast Iron Collector .Подвергаясь удару, он «сломается, прежде чем согнется».

Чугун хрупкий, его нельзя обрабатывать ни горячим, ни холодным. По словам профессионалов в области металлургии, единственный способ придать ему форму — это расплавить и отлить его:

Чугун «нельзя сгибать, растягивать или придавать форму молотком, так как его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается до того, как согнется или деформируется. — говорит команда Reliance Foundry.

После охлаждения и затвердевания полученная посуда становится тяжелой и прочной, но при этом хрупкой и подверженной растрескиванию или поломке.

Если вы случайно уроните чугунную сковороду, особенно из верхнего шкафа, на бетонный или плиточный пол, велика вероятность, что она разобьется на две или более частей, как только упадет на землю.

Итак, какие шаги вы можете предпринять, чтобы этого не произошло?

Как предотвратить поломку чугунной посуды

Лично я считаю, что самые несложные меры против повседневной неуклюжести также являются наиболее эффективными.

Предположите, что вопрос не в том, «если», а в том, «когда» кто-то в вашей семье неправильно обращается со сковородой, сковородой для гриля или голландской духовкой — и приготовьтесь, минимизировав риск для этого.

Храните чугунную посуду в шкафу как можно ближе к земле. Таким образом, даже если кто-то случайно уронит сковороду или горшок, он не упадет с высоты, достаточной для того, чтобы разбить его на куски.

Поскольку чугун тяжелый, вероятность его поломки прямо пропорциональна высоте и, как следствие, силе падения.

«Мы храним нашу новую сковороду в ящике под плитой и страдаем от неудобств, связанных с необходимостью сначала вынимать голландскую духовку, чтобы добраться до нее», — делится член Instructables после 27-летнего опыта работы. старая чугунная сковорода упала с самого высокого шкафа и раскололась надвое.

«Мы считаем, что это намного дешевле, чем покупать новое кухонное оборудование».

Также необходимо сделать одно важное замечание. Все вышеизложенное предполагает, что у вас есть цельная чугунная сковорода, сковорода-гриль или голландская печь.

Если сосуды в вашей коллекции имеют ручки на болтах, имейте в виду, что они могут легко отсоединиться или сломаться в случае падения (особенно если они сделаны из бакелита).

К счастью, в Интернете можно найти множество сменных ручек.

Можно ли сварить чугунную сковороду?

Предположим, случилось неописуемое: ваша чугунная сковорода упала на землю и раскололась на две части.

Он был передан вам от ваших бабушек и дедушек, или вы просто использовали его в течение десятилетий — и вы не готовы отказаться от него.

Можно как-нибудь исправить?

Хотя сломанный чугун можно сваривать, коэффициент успеха составляет всего 50%, пишет Пьер Янг из Сварочного штаба . Существует большая вероятность того, что посуда потрескается или повредится после того, как вы ее сварете.

Проблема, по словам Янга, заключается в высоком содержании углерода в чугуне: «Во время сварки этот углерод может переходить на свариваемый металл или на область рядом с нагретым металлом шва.Это может вызвать повышенную хрупкость или твердость, что может привести к трещинам после сварки ».

Похоже, что с ним согласны более широкие круги машинистов и металлургов.

«Я не знаю никого, кто успешно сварил бы старую, бывшую в употреблении чугунную сковороду, в том числе и я. Я бросил попытки много лет назад. Невозможно вытащить всю смазку », — делится участник форума« Практический машинист ».

Тем не менее, некоторые, например Дон52 на форуме Миллера, похоже, преуспели — и делятся своими советами и приемами о том, как им это удалось, с другими.Так что же в итоге?

Если предмет, о котором идет речь, драгоценен для вас и вашей семьи и имеет сентиментальную ценность, можно попробовать приварить его обратно. В любом случае, что самое худшее, что может случиться? Он уже сломан и приведен в негодность, так что есть 1/2 шанса, что он может только поправиться.

Все ваши попытки починить чугунную сковороду потерпели неудачу? Вместо того, чтобы выбрасывать его, подумайте о том, чтобы использовать то, что от него осталось, в качестве настенного искусства в вашем гараже или домике в лесу.Или найдите ему практическое применение в своем саду.

Заключение

Вопреки тому, что думает большинство людей, чугунные сковороды могут (и часто ломаются) при падении с достаточно высокой высоты. Как материал, чугун такой же хрупкий и хрупкий, как и тяжелый и прочный, поэтому обращайтесь с ним осторожно.

Делитесь своими отзывами, получайте больше нужного контента. Это быстро и анонимно.

Детали ковкого чугуна

Чугун обычно считается слабым, грязным, дешевым и хрупким материалом, которому нет места в приложениях, требующих высокой прочности и определенных технических свойств.В то время как серый чугун относительно хрупок по сравнению со сталью, ковкий чугун — нет. Фактически, высокопрочный чугун по прочности и ударной вязкости очень похож на сталь, а преимущества обрабатываемости создают привлекательную возможность для значительного снижения затрат. Пруток из серого и высокопрочного чугуна коммерчески доступен и может использоваться в качестве прямой замены в зубчатых передачах и других применениях, в которых используется пруток из углеродистой стали.

Автомобильные шестерни, например, переводятся на высокопрочный чугун из-за его демпфирующей способности и снижения затрат.Преобразование стержней из ковкого чугуна также широко используется во многих гидравлических системах, включая сальники и направляющие штанги, цилиндры, цилиндры гидростатической трансмиссии и в коллекторах высокого давления. И серый, и высокопрочный чугун уже много лет используются в станкостроении благодаря своим характеристикам при износе скольжения и гашении вибрации.

Понимание металлургических концепций высокопрочного чугуна является ключом к пониманию его потенциального использования в качестве конструкционного металла и позволяет инженеру-конструктору определить его пригодность для конкретных применений и разумно выбрать лучший сорт.Недавние разработки в области понимания переменных, влияющих на обрабатываемость серого и высокопрочного чугуна, позволили инженеру-технологу количественно оценить ожидаемую экономию затрат при переходе от прутков из углеродистой стали к непрерывнолитому серому чугуну и высокопрочному чугуну.

Следующий материал включает базовую информацию о развитии непрерывной разливки серого и высокопрочного чугуна, определения ковкого чугуна, металлургические характеристики разработанных марок и некоторые основные свойства материалов.Также представлена обновленная информация о последних исследованиях характеристик обработки ковкого чугуна.

Введение

Процесс выбора лучшего материала для любого применения включает две основные проблемы: наиболее вероятно, что деталь сломается или она, скорее всего, изнашивается? Детали, которые не ломаются и не изнашиваются, теоретически могут служить вечно. Используя эту логику, было бы логично, что всякий раз, когда инженер-конструктор определяет материал для любого приложения, всегда должен использоваться самый прочный и наиболее износостойкий материал.Естественно, это непрактично из-за затрат на получение материала и затрат на обработку или иное изготовление из материала пригодной для использования детали.

В общих чертах, прочность и износостойкость обратно пропорциональны обрабатываемости, и можно сделать вывод, что по мере увеличения прочности и износостойкости увеличивается стоимость обработки. Из-за этой проблемы чрезвычайно важно, чтобы проектировщик знал как можно больше обо всех доступных материалах, чтобы можно было выбрать тот, который имеет наилучшее сочетание инженерных и механических свойств.

Ковкий чугун был изобретен случайно, когда металлург пытался найти замену хрому в износостойких отливках из серого чугуна. В одном из экспериментов был использован магний, и было обнаружено, что то, что обычно было чешуйчатым графитом, теперь стало сфероидальным. Отливки, изготовленные из сфероидального, а не чешуйчатого графита, обладали высокой прочностью и пластичностью, хорошей усталостной долговечностью и ударными свойствами. Другие свойства, такие как гашение вибрации, обрабатываемость и износостойкость, сделали высокопрочный чугун подходящей заменой стали в зубчатых колесах и ряде других областей применения (Таблица 1).

Таблица 1: Требования к механическим свойствам высокопрочного чугуна согласно ASTM A536.

Ковкий чугун Defined

Железо — это сплав черных металлов, состоящий в основном из железа с углеродом, кремнием, марганцем и серой. Другие элементы также присутствуют и контролируются для производства различных марок и влияния на другие механические свойства, обрабатываемость и литье. Углерод добавляется к железу в количествах, превышающих предел растворимости, и во время затвердевания графит осаждается в виде крошечных сфер.Кремний и другие сплавы используются для контроля морфологии осажденного графита и для контроля количества углерода, который остается в железе в виде твердого раствора. Сталь для сравнения содержит углерод в количествах, полностью растворимых в железе; поэтому осажденных графитовых конкреций не существует, и вся структура состоит из металлической матрицы.

По мере добавления углерода в сталь повышаются прочность и износостойкость, а обрабатываемость снижается. Низкоуглеродистые стали, такие как 1018 и 1117, содержат менее 0.20 процентов углерода и имеют предел прочности на разрыв примерно 67 фунтов на квадратный дюйм. Марки с более высокой прочностью, такие как 1040 и 1141, содержат 0,40 процента углерода и будут иметь предел прочности на разрыв порядка 90 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Обрабатываемость уменьшается с увеличением прочности, и по сравнению со сталью 1212, 1117 имеет рейтинг 91 процент, а 1141 — 81 процент (источник: ASM Handbook).

В случае высокопрочного чугуна количество углерода, остающегося в твердом растворе, зависит от скорости затвердевания и охлаждения, от практики внесения модификаторов и от других элементов, которые добавляются либо для ускорения графитизации, либо для ускорения образования перлита.Подобно стали, ковкий чугун с меньшим содержанием углерода в матрице (с низким содержанием углерода) будет иметь более низкую прочность, более высокую пластичность и лучшую обрабатываемость, чем ковкий чугун с большим количеством связанного углерода.

Можно производить различные марки ковкого чугуна, контролируя параметры процесса, чтобы осаждать желаемое количество частиц графита и получать желаемое количество объединенного углерода, остающегося в матрице.

Марки стали обозначаются в первую очередь по химическому составу, а состав определяет механические свойства.Марки ковкого чугуна нельзя различить по химическому составу, потому что на свойства влияют морфология графита и состав матрицы, на который сильно влияют другие переменные. Классы пластичности обычно обозначаются в соответствии с ASTM A536 в форме xx-xx-xx, что означает предел прочности на растяжение и текучесть в тысячах фунтов на квадратный дюйм и процент удлинения. Как и в случае стали, повышенный предел прочности на растяжение и предел текучести является результатом большего количества растворенного углерода в матрице, создавая более высокое отношение перлита к ферриту.Более высокая прочность приводит к уменьшению удлинения, увеличению твердости и износа, а также к снижению обрабатываемости.

Микрофотографии на Рисунке 1 показывают соотношение перлита и феррита в трех марках высокопрочного чугуна при 100-кратном увеличении. По мере увеличения процентного содержания перлита (протравленного темного цвета) прочность увеличивается. Узелки графита также видны в виде круглых сфер, и на каждой из фотографий наблюдается похожая узловатость.

Рисунок 1: Типичные микроструктуры трех марок ковкого чугуна.

Требования к механическим свойствам для каждой из марок ковкого чугуна, перечисленных в ASTM A536, являются минимальными значениями, полученными из отдельно отлитого испытательного образца.Их можно использовать для целей проектирования, если были получены данные, которые коррелируют прочность отливки с прочностью в отдельно отлитом испытательном купоне. Образцы для испытаний на растяжение легко получить из чугуна с шаровидным графитом непрерывного литья, а механические свойства деталей, изготовленных из пруткового материала, напрямую соответствуют свойствам в ASTM A536.

Выбор лучшей марки ковкого чугуна для любого применения включает в себя те же соображения, что и выбор лучшей марки стали или других металлов, определение требований к свойствам и поиск материалов, которые им соответствуют.Ковкий чугун может быть подходящей заменой для большинства простых углеродистых сталей, поскольку механические свойства аналогичны аналогичным матричным структурам. Основным преимуществом преобразования стального прутка в пруток из ковкого чугуна является более низкая стоимость обработки за счет улучшенной обрабатываемости.

Преимущества ковкого чугуна

С момента создания в середине 1940-х годов производство отливок из высокопрочного чугуна резко выросло. Ковкий чугун имеет такие же технические свойства, как и сталь, а отливки почти чистой формы заменяют поковки, сварные детали и стальные отливки во многих сферах применения.Ковкий чугун также доступен в виде непрерывнолитых прутков и может быть прямой заменой прутков из углеродистой стали в ряде зубчатых передач в автомобильной, гидравлической, станкостроительной и других отраслях промышленности.

Преимущество обрабатываемости непрерывнолитых прутков из чугуна с шаровидным графитом перед прутками из углеродистой стали является основной причиной его роста за последние 40 лет. Увеличенный срок службы инструмента и более короткое время цикла означают, что в час производится больше деталей, а затраты на расходные материалы, такие как вставки для станков, снижаются.Ковкий чугун содержит осажденные графитовые вкрапления, которые действуют как естественные стружколомы, вызывая меньшее трение стружки по пластине и обеспечивая большую глубину резания из-за уменьшения усилий, требуемых во время обработки.

Наличие графитовых конкреций дает дополнительные преимущества. Шум и вибрация уменьшаются благодаря демпфирующим свойствам графита, что является ключевым фактором при применении в зубчатых передачах, а также повышается износостойкость. Ковкий чугун менее плотен, чем сталь, и те же детали, сделанные из высокопрочного чугуна, будут весить на 10 процентов меньше, чем если бы они были сделаны из стали.

Процесс непрерывного литья

Пруток из высокопрочного чугуна производится методом непрерывного литья. Непрерывное литье прутковой заготовки из высокопрочного чугуна включает установку графитовой матрицы с водяным охлаждением на дно тигля для прутковой машины (рис. 2). Расплавленное железо под действием силы тяжести поступает в матрицу, и на внутренней стороне матрицы начинает формироваться твердая корка, принимающая форму стержня. Поскольку стержень непрерывно вытягивается из матрицы, внешняя оболочка является единственной твердой частью. Ядро остается расплавленным, а внешняя оболочка повторно нагревается за пределами фильеры сердечником до температуры приблизительно 1950 градусов по Фаренгейту.Фактически, весь стержень затвердевает и охлаждается в неподвижном воздухе, создавая стабилизированную микроструктуру по всему поперечному сечению.

Рисунок 2: Схематическое изображение машины непрерывного литья заготовок в разрезе.

Тигель для прутковой машины действует как стояк, подающий утюг в матрицу, когда пруток отливается горизонтально. Примеси, которые могут вызвать твердые пятна и включения, всплывают в верхнюю часть ванны расплавленного железа и не могут попасть в графитовую фильеру. Ферростатическое напорное давление, создаваемое расплавленным чугуном в прутковой машине, создает очень плотную мелкозернистую микроструктуру, которая позволяет чистоте поверхности обработанных деталей быть аналогичной таковой у прутков из углеродистой стали.

Серийно производимые прутки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом доступны в диаметрах до 20,0 дюймов в квадрате и прямоугольниках до 18,5 x 22,0 дюйма, а также в относительно сложных формах.

Данные по обрабатываемости

Рост продаж непрерывнолитого прутка из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом происходит в основном за счет переработки деталей, которые когда-то изготавливались из прутков из углеродистой стали. Снижение затрат на обработку — самое большое преимущество конверсии.

Хотя данные по обрабатываемости углеродистой стали легко доступны, информации о прутковой заготовке из высокопрочного чугуна мало.Простой тест на обрабатываемость с использованием токарного центра Miyano JNC 60 с возможностью подачи прутка можно использовать для сравнения стойкости инструмента различных марок ковкого чугуна и сравнения этих марок с прутком из обычной углеродистой стали. Экспериментальная процедура состоит из поворота прутка диаметром 2,375 дюйма длиной 1,250 дюйма, прошедшего холодную обработку, до размера +/- 0,0025 дюйма. Пластина перемещалась по заготовке с постоянной скоростью 450 футов поверхности в минуту, индексируя скорость 0,010 дюйма за оборот, принимая 0.125 ″ глубина резания. Диаметр уменьшался на 0,250 дюйма каждый раз, когда вставка выполняла один проход в длину 1,250 дюйма. Скорость токарного станка увеличивалась после каждого прохода, чтобы поддерживать постоянный размер поверхности.

В испытании использовалась охлаждающая жидкость Perkin 5000EP и вставки Sandvik CNMA 432KR марки 3015. Специальных испытаний пластин не проводилось, и все они были выбраны из случайных производственных партий. Первоначальный диаметр стержня в конечном итоге был уменьшен до 1,125 дюйма, составляя одну часть. Обработка поверхности оставшейся части была считана, записана и отрезана отдельной вставкой.Операция торцевания подготавливает пруток для следующей детали, а счетчик отслеживает количество деталей, которые были обработаны с каждой пластиной. Отказ пластины определялся методом проб и ошибок, и наилучшим показателем того, когда пластина вышла из строя, было достижение одного из следующих двух факторов: чистота поверхности детали превышала 80 RMS при двух последовательных измерениях детали или показания измерителя нагрузки. на токарном станке было больше 60 процентов мощности во время прохода обработки.

В таблице 2 показано среднее количество деталей, обработанных на пластину для стандартных марок непрерывнолитых прутков из высокопрочного ковкого и серого чугуна с использованием описанной процедуры.Каждое испытание повторяли трижды с использованием стержней, произведенных в типичном производственном цикле. При изготовлении исследуемого материала не использовались специальные средства контроля процесса.

Таблица 2: Обрабатываемость серого чугуна и высокопрочного чугуна.

Данные показывают показатели обрабатываемости для типичного производственного цикла каждой из стандартных марок непрерывнолитого серого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, которые производятся серийно. Серый чугун 30-го класса был произвольно установлен в качестве стандарта с рейтингом 100 процентов. Все остальные марки, включая сталь, сравнивали со стандартом класса 30.

Цель исследования обрабатываемости заключалась в предоставлении некоторых рекомендаций, которые в настоящее время не существуют, по механическим свойствам серого и высокопрочного чугуна. Трудно сравнить эти рейтинги с доступными данными по стальному прутку, но был проведен аналогичный тест, чтобы сделать некоторые первоначальные сравнения.

Четыре марки углеродистой стали были выбраны и обработаны в соответствии с процедурами, ранее описанными для непрерывнолитой заготовки из серого и высокопрочного чугуна. Процедуры пришлось немного изменить, потому что невозможно было обработать на 0.Глубина резания 125 дюймов со скоростью 450 футов поверхности в минуту без превышения максимальной нагрузки 60% при начальном проходе. Площадь поверхности была уменьшена до 400 при глубине резания 0,040 дюйма. Индекс стойкости инструмента используется для сравнения материалов, обрабатываемых в аналогичных условиях, и помогает спрогнозировать условия, при которых деталь может быть обработана экономично. В большинстве производственных сред обычно используются скорости точения, значительно превышающие 450 футов в минуту, и по мере увеличения скорости стойкость инструмента уменьшается (Таблица 3).

Таблица 3

Важно отметить, что индекс стойкости инструмента для всех марок серого и высокопрочного чугуна — за исключением полностью перлитного 100-70-02 — значительно выше, чем индекс стойкости инструмента для обычных марок углеродистой стали. Это говорит о том, что срок службы инструмента увеличится, а время цикла уменьшится, если одна и та же деталь обрабатывается из серого или высокопрочного чугуна вместо стали.

Свойства ковкого чугуна

Марки ковкого чугуна характеризуются их пределом прочности на разрыв, пределом текучести и удлинением, но эти свойства не всегда полезны при определении пригодности его использования в конкретном применении.Свойства при растяжении не предоставляют никакой информации об износостойкости, гашении вибрации или усталостной прочности, которые являются важными свойствами при выборе материалов для конкретного применения.

Износостойкость: Поверхность ковкого чугуна может быть упрочнена до 60 HRC с использованием обычных методов термообработки. Износостойкость после термообработки аналогична свойствам науглероженной и закаленной стали 8620. Испытания показывают, что сопротивление истиранию ковкого чугуна, измеренное по потере объема, меньше, чем у стали 8620 после закалки и отпуска до конечной твердости не менее 30HRC.Потеря объема ковкого чугуна после закалки (ADI) еще меньше и, по-видимому, не зависит от конечной твердости. Повышенная износостойкость является результатом наличия графитовых вкраплений, которые улучшают теплопередачу и помогают смазывать изнашиваемые поверхности скольжения.

Снижение шума: Присутствие осажденного графита как в сером, так и в высокопрочном чугуне помогает гасить вибрацию в зубчатых колесах, деталях станков и гидравлических компонентах. Относительная демпфирующая способность серого чугуна в 100 раз больше, чем у стали.Ковкий чугун примерно в 10 раз превосходит сталь по демпфирующим характеристикам.

Сообщается, что снижение шума в зубчатых колесах балансирных валов автомобилей достигло 20 децибел, когда такая же зубчатая передача, изготовленная из серого чугуна, была испытана на стали. Шестерни из ковкого чугуна показали снижение шума до восьми децибел.

В настоящее время рассматривается вариант использования высокопрочного чугуна для замены стали 8620 в гидравлических шестеренчатых насосах с целью снижения затрат на обработку и снижения шума (Рисунок 3).

Рисунок 3: Испытательное приспособление для измерения усталостной прочности прямозубых цилиндрических зубчатых колес.

Усталостная прочность: Усталостная прочность ковкого чугуна при использовании машины для испытания пластин с регулируемой скоростью обратного изгиба будет находиться в диапазоне 30-40 тысяч фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от точного характера испытания и марки проверяемого высокопрочного чугуна.

Дополнительные испытания, недавно проведенные в лаборатории испытаний материалов Дейтонского университета, показывают относительную прочность закаленного и отпущенного высокопрочного чугуна и высокопрочного чугуна после закалки по сравнению со сталью 8620.Шестерня для испытаний прямозубого колеса была обработана и установлена в приспособление, которое имитирует точки контакта на зубе шестерни. Шестерни были подвергнуты испытанию на растяжение-растяжение для определения максимальной нагрузки до отказа при 10 миллионах циклов (таблица 4).

Таблица 4 Результаты испытаний

показывают, что шестерни из термообработанного чугуна с шаровидным графитом имеют примерно 90 процентов усталостной прочности от науглероженных и закаленных шестерен 8620. Для сравнения, шестерни из закаленного высокопрочного чугуна имеют до 93 процентов усталостной прочности.

Заключение

Хотя пруток из ковкого чугуна не может использоваться в качестве прямой замены стального прутка во всех сферах применения, его следует рассматривать как альтернативу стали в зубчатых передачах и других применениях, где важны износостойкость, гашение вибрации и обрабатываемость. Понимание требований к физическим свойствам для конкретного применения и возможность количественно оценить преимущества в стоимости за счет преобразования прутков из высокопрочного чугуна дает инженеру-проектировщику мощный инструмент для выбора наилучшего материала для любого применения.

Обрабатываемость высокопрочного чугуна дает возможность снизить затраты на обработку большего количества деталей в час и снизить затраты на инструмент. Превосходная износостойкость, способность гасить шум и вибрации, а также прочность, сравнимая со сталью, делают его привлекательным инженерным материалом.

Благодарности
Автор благодарит следующих: Лаборатория испытаний материалов Дейтонского университета, Отдел прикладных технологических процессов; Подразделение «Дуро-Лайф» компании Wells Manufacturing Company; и Университету Алабамы в Бирмингеме за их помощь в предоставлении информации о усталостной прочности, износостойкости и обрабатываемости, использованной в этой статье.Также выражаем благодарность General Motors Corporation и Ford Motor Company за предоставление информации о снижении шума ковкого чугуна и серого чугуна для использования в автомобильных балансирных валах.

Хрупкий чугун: Статьи — Отличия чугуна и стали