Бял чугун: свойства, приложения, структура и характеристики

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Първоначално технологията за леене на чугун е усвоена за първи път в Китай през 10-ти век, след което става широко разпространена в други страни по света. Основата на чугуна е сплав от желязо с въглерод и други компоненти. Отличителна черта е, че в състава си чугунът съдържа повече от 2% въглерод под формата на цементит, който не се среща в други метали. Ярък представител на тази сплав е белият чугун, който се използва в машиностроенето за производство на части, в индустрията и в бита.

Външен вид

Сплавта има бял цвят на счупването и характерен метален блясък. Структурата на белия чугун е финозърнеста.

Свойства

В сравнение с други метали, желязо-въглеродната сплав има следните характеристики и свойства:

• висока крехкост;
• повишена твърдост;
• високо съпротивление;
• ниско леене;
• ниска обработваемост;
• добра устойчивост на топлина;
• голямо свиване (до 2%) и лошо пълнене на мухъл;
• ниска устойчивост на удар;
• висока устойчивост на износване.

Металната маса има голяма устойчивост на корозия в солна или азотна киселина. Ако в структурата има свободни карбиди, тогава ще настъпи корозия, когато чугунът се постави в сярна киселина.

Белите чугуни, които съдържат по-нисък процент въглерод, се считат за по-устойчиви сплави на високи температури. Поради повишената механична якост и здравина, които се появяват при излагане на високи температури, образуването на пукнатини в отливките е сведено до минимум.

Състав

Сплавта желязо-въглерод се счита за по-евтина от стоманата. Белият чугун съдържа желязо и въглерод, които са в химически свързано състояние. Излишният въглерод, който не присъства в твърдия разтвор на желязото, се съдържа в комбинирано състояние под формата на железни карбиди (цементит), а в легирания чугун под формата на специални карбиди.

Прегледи

В зависимост от количеството въглеродно съдържание в белия чугун, той се разделя на следните типове:

1. Hyotectic задържа от 2,14% до 4,3% въглерод и след пълно охлаждане придобива структурата на перлит, вторичен цементит и ледебурит.
2. Eutectic съдържа 4,3% въглерод и има структура под формата на светъл фон от цементит, който е осеян с тъмни зърна перлит.
3. Hyotectic има от 4,3% до 6,67% въглерод в състава си.

Заявление

Въз основа на горните свойства,може да се заключи, че няма смисъл да се практикува термична и механична обработка на бял чугун. Сплавта намери своето основно приложение само под формата на отливка. Следователно, белият чугун получава най-добрите свойства само ако са изпълнени всички условия за леене. Този метод на обработка се използва активно, ако е необходимо да се произвеждат масивни продукти, които трябва да имат висока повърхностна твърдост.

В допълнение, бял чугун се отгрява, което води до ковки чугуни, които се използват за направата на тънкостенни отливки, например:

• автомобилни части;
• селскостопански продукти;
• части за трактори, комбайни и др.

Сплавта се използва и за направата на плочи с оребрени или гладки повърхности, а също така се използва активно в производството на стомана и сив чугун.

Използването на бял чугун в селското стопанство като конструкционен метал е доста ограничено. Най-често желязо-въглеродната сплав се използва за производството на части за хидравлични машини, пясъчни хвърлячи и други механизми, които могат да работят в условия на повишено абразивно износване.

охладени чугуни

Тази сплав се счита за вид бял чугун. Възможно е да се постигне хлад от 12-30 mm чрез бързо охлаждане на повърхността на желязо-въглеродната сплав. Структура на материала: повърхностната част е изработена от бял, сив чугун в сърцевината. От такъв материал се изработват колела, топки за мелници, валцувани ролки, които се монтиратмашини за обработка на ламарина.

Сплавни елементи на сплавта

Специално въведените легиращи вещества, добавени към състава на белия чугун, могат да дадат по-голяма устойчивост на износване и здравина, устойчивост на корозия и устойчивост на топлина. В зависимост от количеството добавени вещества се разграничават тези видове чугун:

• нисколегирана сплав (до 2,5% помощни вещества);
• средно легиран (от 2,5% до 10%);
• високо легирани (повече от 10%).

Към сплавта могат да се добавят легиращи елементи:

• chrome;
• сяра;
• никел;
• мед;
• молибден;
• титан;
• ванадий,
• силикон;
• алуминий;
• манган.

Легираният бял чугун има подобрени свойства и често се използва за леене на турбини, лопатки, мелници, части за циментови и конвенционални пещи, остриета на помпени машини и др. Сплавта желязо-въглерод се обработва в две пещи, което прави възможно е материалът да се доведе до определен химичен състав:

• в купола;
• в електрически пещи.

Отливките от бял чугун се отгряват в пещи за стабилизиране на необходимите размери и облекчаване на вътрешното напрежение. Температурата на отгряване може да се повиши до 850 градуса. Процесът на нагряване и охлаждане трябва да се извършва бавно.

Маркиране или обозначение на бял чугун с примесизапочва с буквата H. Кои легиращи елементи се вписват в състава на сплавта може да се определи от следващите букви на маркировката. Името може да съдържа цифри, които показват процента на допълнителни вещества, които се вписват в бял чугун. Ако маркировката съдържа обозначението Ш, това означава, че структурата на сплавта съдържа сферичен графит.

Видове отгряване

За образуването на бял чугун в индустрията се използва бързо охлаждане на сплавта. Днес следните основни видове отгряване на въглеродни сплави се използват активно:

• омекотяващо отгряване се използва главно за увеличаване на ферита в състава на чугун;
• отгряване за облекчаване на вътрешните напрежения и минимизиране на фазовите трансформации;
• графитизиращо отгряване, което води до ковък чугун;
• нормализация при температура 850-960 градуса, което води до графит и перлит, както и повишена износоустойчивост и здравина.

Допълнителна информация

Към днешна дата е доказано, че няма пряка връзка между износоустойчивостта и твърдостта на въглеродната сплав. Само благодарение на структурата, а именно подреждането на карбиди и фосфиди под формата на правилна решетка или под формата на еднородни включвания, се постига повишена устойчивост на износване.

Якостта на белия чугун се влияе най-интензивно от количеството въглерод, а твърдостта зависи от карбидите. Най-голяма здравина и твърдост имат тези чугуни, коитоимат мартензитна структура.