Чугун: понятие, производство, особенности, структура, свойства и применение

Понятие чугуна, его особенности и нюансы использования

Чугун прочно вошел в нашу жизнь много лет назад. Он относительно легко производится и широко применяется в различных областях. Чтобы иметь четкое представление об этом материале необходимо знать его особенности, минусы, плюсы, химический состав, свойства, структуру чугуна и его сплавов, их производство и область применения.

Что такое чугун

Итак, давайте узнаем, какие железоуглеродистые сплавы называют чугунами.

Понятие

Чугуном называется железоуглеродистый сплав с содержанием углерода, то есть под ним понимается материал, который состоит из сплава железа и углерода. Процентное содержание углерода в чугуне составляет более 2,14%. Последний элемент может входить в чугун в виде графита или цементита.

Данное видео рассказывает об особенностях чугуна:

Разновидности

Различают белый и серый чугун.

Углерод в белом чугуне представлен в виде карбида железа. Если переломить его, то можно увидеть белый отлив. В чистом виде белый чугун не используют. Его добавляют к процессу производства ковкого чугуна.
На изломе серый чугун имеет серебристый отлив. У этого вида чугуна большая сфера использования. Он хорошо поддается обработке резцами.

Кроме этого, чугуны бывают высокопрочные, ковкие и со специальными свойствами.

Высокопрочный чугун используют в целях повышения прочности изделия. Механические свойства такого чугуна позволяют это сделать на отлично. Высокопрочный чугун получают из серого в результате добавление к массе примеси магния.
Ковкий чугун — это разновидность серого. Название не означает, что этот чугун легко подвергают ковке. Он обладает повышенными свойствами пластичности. Его получают помощью отжига из белого чугуна.
Различают так же половинчатый чугун. В нем некоторая часть углерода находится виде графита, а оставшиеся часть в форме цементита.

Особенные черты

Особенность чугуна кроется в процессе его производства. Средняя температура плавления разных видов чугуна составляет 1200ºС. Это значение на 300 градусов меньше, чем у стали. Связано это с очень высоким содержанием углерода. Углерод и атомы железа имеют между собой не очень тесную связь.

Когда идет процесс выплавки, углерод не может полностью внедриться в решетку железа. В результате чугун принимает свойство хрупкости. Его нельзя использовать для изготовления деталей, на которых будет постоянно действовать нагрузка.

Чугун относится к материалам черной металлургии. Его характеристики часто сравнивают со сталью. Изделия из стали или чугуна широко используются в нашей жизни. Их применение является оправданным. Проведя сравнение характеристик, можно сказать следующее об этих двух материалах:

Стоимость чугунных изделий ниже стоимости стальных.
Материалы отличаются по цвету. Чугун – это темный матовый материал, а сталь – светлый и блестящий.
Чугун легче, чем сталь поддается литью. Но сталь легче сваривается и куется.
Чугун менее прочный, чем сталь.
По весу чугун легче стали.
В стали содержание углерода, выше чем в стали.

Плюсы и минусы

Чугун, как и любой материал, имеет положительные и отрицательные стороны.

К плюсам чугуна относят:

Углерод в чугуне может находиться в разном состоянии. Поэтому этот материал может быть двух видов (серый и белый).
Определенные виды чугуна обладают повышенной прочностью, поэтому чугун иногда ставят на одну линию со сталью.
Чугун может достаточно долго сохранять температуру. То есть при нагреве тепло равномерно распределяется по материалу и остается в нем длительное время.
По экологичности чугун является чистым материалом. Поэтому его часто используют для изготовления посуды, в которой впоследствии готовится пища.
Чугун стоек в кислотно-щелочной среде.
Чугун обладает хорошей гигиеничностью.
Материал отличается достаточно долгим сроком службы. Замечено, что чем продолжительнее используется чугун, тем его качество лучше.
Чугун – долговечный материал.
Чугун – это безвредный материал. Он не способен нанести организму даже маленького вреда.

К минусам чугуна относят:

Чугун покроется ржавчиной, если на нем непродолжительное время будет находиться вода.
Чугун – дорогостоящий материал. Однако этот минус оправдан. Чугун очень качественный, практичный и надежный. Предметы, изготовленные из него, так же получаются качественными и долговечными.
Для серого чугуна характерна маленькая пластичность.
Для белого чугуна характерна хрупкость. Он в основном идет на переплавку.

Свойства и характеристики

Физическими. К этим характеристикам относятся: удельный вес, коэффициент линейного расширения, действительная усадка. Удельный вес меняется в зависимости от содержания в материале углерода.
Тепловыми. Теплопроводность материала принята рассчитывать по правилу смещения. Для твердого чугуна объемная теплоемкость равна 1 кал/см 3* о С. Если чугун жидкий, то она равна примерно 1,5 кал/см 3 * о С.
Механическими. Эти свойства зависят от самой основы, а так же от размеров и формы графита. Самым прочным считается серый чугун с перлитной основой, а самым пластичным — с ферритной основой. Максимальное снижение прочности наблюдается при форме графита «пластинка», а минимальное – при форме «шар».
Гидродинамическими. Вязкость в чугуне меняется в зависимости от наличия марганца и серы. Так же она резко возрастает когда температура чугуна переходит точку начала затвердевания.
Технологическими. Чугун обладает отличными литейными свойствами, стойкости к износу и вибрации.
Химическими. По электродному потенциалу (по мере убывания) структурные составляющие чугуна располагаются в следующем виде: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

Отличия чугуна от стали по химическому составу и свойствам

На свойства чугуна влияют специальные примеси.

Так добавление серы позволяет существенно уменьшить жидкотекучесть и снизить тугоплавкость.
Добавление фосфора одновременно дает возможность создать изделие сложной формы, но не дает ему повышенной прочности.
Примесь в виде кремния делает температуру плавления не такой высокой и значительно улучшает свойства литья. Различное процентное содержания кремния позволяет создать разный чугун: от чисто-белого до ферритного.
Марганец ухудшает литейные и технологические свойства, но повышает прочность и твердость.

Далее вы узнаете, какие элементы входят в хим.состав чугуна.

О том, как сварить чугун электросваркой, расскажет видеоролик ниже:

Структура и состав

Если рассматривать чугун как структурный материал, то он представляет собой металлическую полость с графитными включениями. Структура чугуна это в основном перлит, ледебурит и пластичный графит. При этом у каждого вида чугуна эти элементы преобладают в разных пропорциях или отсутствуют совсем.

По структуре чугуны бывают:

перлитные,
ферритные и
ферритно-перлитный.

Графит присутствует в этом материале в одной из форм:

Шаровидная. Графит приобретает такую форму при добавлении присадки магния. Шаровидная форма графита характерна для высокопрочных чугунов.
Пластичная. Графит похож на форму лепестков. В такой виде графит присутствует в обычном чугуне. Этот чугун обладает повышенными свойствами пластичности.
Хлопьевидный. Графит приобретает такую форму в результате отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидном виде находится у ковкого чугуна.
Вермикулярный. Графит названной форма находится у серого чугуна. Она была разработана специально для улучшения пластичных и прочих свойств.

Производство металла

Чугун производят в специальных доменных печах. Основное сырье для получения чугуна – это железная руда. Технологический процесс заключается в восстановлении оксидов железа руды и получении на выходе другого материала – чугуна. Для изготовления чугуна используются следующее топливо: кокс, природный газ и термоантрацит.

После восстановления руды железо имеет твердую форму. Далее его опускают в специальную часть печи (распар), где происходит растворение в железе углерода. На выходе получается жидкий чугун, который опускается в нижнюю часть печи.

Цена на чугун (за 1 кг) зависит от количества углерода в нем, от наличия дополнительных примесей и легирующих компонентов. Примерно цена тонны чугуна будет составлять 8000 рублей.

Области применения

Чугун распространен во многих сферах.

Его используют для производства деталей в машиностроении. В основном из чугуна делают блоки для двигателей и коленчатые валы. Для последних требуется усовершенственный чугун, в который добавляют специальные добавки из графита. Благодаря устойчивости чугуна к трению из него делают тормозные колодки отличного качества.
Чугун может бесперебойно работать даже при сильно низких температурах. Поэтому его часто используют в производстве деталей машин, которым придется работать в жестких климатических условиях.
Хорошо зарекомендовал себя чугун в металлургической области. Его ценят за относительно небольшую цену и отличные литейные свойства. Изготовленные из чугуна изделия характеризуются отличной прочностью и износостойкостью.
Из чугуна делают большое множество сантехнических изделий. К ним можно отнести раковины, батареи, мойки и различные трубы. Особо славятся чугунные ванны и радиаторы отопления. Некоторые из них служат в квартирах по настоящее время, хотя приобретены были много лет назад. Чугунные изделия сохраняют свой первоначальный вид и не нуждаются в реставрации.
Благодаря хорошим литейным свойствам из чугуна получают настоящие произведения искусства. Его часто применяют в изготовлении художественных изделий. Например, таких как красивые ажурные ворота или памятники архитектуры.

Выбираете ванну? Не знаете, что лучше, чугунная или стальная? Тогда это видео поможет вам:

Виды и характеристики электродов Монолит

Электроды Монолит обеспечивают надежное соединение без значительных усилий и ровный шов. Узнайте подробнее о видах электродов и технических характеристиках.

Сварочные электроды Монолит являются универсальными и находят широкое применение в быту и на производстве. Они позволяют соединять все виды низкоуглеродистых сталей в различных положениях. Нетребовательны к режимам и условиям сварки при высоком качестве шва без раковин, пропусков и непроваров. Характеризуются низким шлакообразованием и легким поджигом. Гарантируют отличный результат даже при ошибках в работе.

Электроды Монолит РЦ

Марка электродов Монолит РЦ Э46 предназначена для ручной сварки в бытовых и промышленных условиях. Используется для ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей с применением переменного и постоянного тока. Электродами можно проводить монтажную сварку. Работа ведется из всех пространственных положений.

Электроды Монолит с маркировкой РЦ имеют рутил-целлюлозное покрытие. У марки РЦ коэффициент наплавления составляет 9,5 г/Ач, а параметр расхода – 1,75 кг. Можно варить стенки толщиной 3–20 мм при стыковом, угловом соединении и внахлест. Расходные материалы этого типа могут использоваться с бытовыми инверторами и профессиональным оборудованием.

Мастера советуют при сварке в нижнем положении держать стержень под наклоном 20–40°. Вертикальные швы варить короткой дугой с наклоном электрода относительно вертикали 40–70°, так шлак не будет затекать перед дугой.

Отличительные характеристики

В электродах Монолит РЦ удалось снизить объем вредных выбросов на 28 %. Ими можно работать на самых низких токах от бытовой сети. Они простые и удобные в ведении сварочных работ, поэтому рекомендуются сварщикам-новичкам.

всегда стабильная и ровная дуга;
шов получается красивым, с однородным заполнением;
легкий поджиг в начале и в процессе работы;
низкий показатель разбрызгивания металла;
образовавшийся шлак отделяется без особых усилий;
при сварке в труднодоступных местах есть возможность сгибать стержень без ущерба для качества шва;
соединение неответственных деталей не требует тщательной подготовки;
на кромках допускаются следы жира, масла, окислов, ржавчины и других загрязнений.

В условиях повышенной влажности перед сваркой стержни подсушивают полчаса при t=110 °C.

Аналогами являются ESAB OK 46.00, Overcord, AV-31.

Монолит Professional

Поэтому они успешно применяются для восстановления водопроводных магистралей под давлением до 1 атм и сваривания резервуаров, в кораблестроении, для деталей общемашиностроительного назначения. Шов обеспечивает высокие механические характеристики.

Выпускаются диаметром 2,5, 3, 4 и 5 мм. По длине два типоразмера: 350 и 450 мм. Ими можно выполнять угловые и стыковые швы, соединения с напуском. Ограничение по толщине соединяемого металла – 1–20 мм.

Аналогами являются ESAB OK 43.32, Overcord S, Fincord, Lincoin Electric MGM-50K.

Технические характеристики

Диаметр электрода, мм	2,5	3	4	5
Ток сварки, А	50–100	60–120	120–190	240

Для сварочных работ нужен постоянный ток прямой и обратной полярности. Можно использовать и переменный ток при напряжении холостого хода от 50 В. При соблюдении режимов хранения не требуют прокалки. Отсыревшим электродам нужна сушка при 110 °C в течение часа.

Сварочные электроды Монолит Basic (Уони-13/55)

Имеют основную обмазку с добавлением железного порошка, что увеличивает эффективность использования на 20 %. В применении характеризуются более высоким коэффициентом наплавки – 10,5–11,5 г/Ач и сниженным расходом – 1,58 кг. Готовый шов обладает высокой прочностью и металлургической чистотой, где примесь водорода минимальная. Перенос металла происходит мелкокапельным способом, что позволяет положить ровный шов, при этом шлак не попадает в сварочную ванну.

Monolith ОЗЛ-6

Область применения: резервуары и контейнеры для жидких и сыпучих веществ, оборудование пищевой и фармацевтической отрасли, в химической или горной промышленности.

Марка ОЗЛ-6 характеризуется хорошим качеством шва, стойкостью к трещинообразованию и межкристаллической коррозии. Металл при сварке почти не разбрызгивается, а шлаковый слой быстро отделяется.

Monolith Special ЦЛ-11

Электроды Special ЦЛ-11 обеспечивают сварку эксплуатируемых в агрессивных условиях ответственных изделий из хромоникелевых и коррозионно-стойких сталей (12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Т). Условия сваривания отличаются стабильностью и высоким качеством шва. Допускается последующая механическая обработка сварных деталей.

Применяются при производстве оборудования для агрессивных сред и высоких температур в пищевой и химической промышленности.
Сварной шов характеризуется стойкостью к коррозии и межкристаллическим трещинам. В качестве основы используются проволока Sandvik и обмазка с низким содержанием газов и вредных примесей.

Технические условия

Подготовка кромок перед сваркой предполагает тщательную очистку от всех видов загрязнений. Варить рекомендуется короткой дугой и узкими валиками, исключая поперечные колебания. Электроды ЦЛ-11 сечением до 4 мм работают с постоянным током обратной полярности. Сварные работы выполняются во всех положениях электрода, кроме вертикального.

Монолит Special ЦЧ-4

Электроды ЦЧ-4 применяются для наплавки чугуна с помощью ручной дуговой сварки. Подходят для соединения между собой элементов из серого и высокопрочного чугуна, а также со сталью. Стержни помогают при восстановлении повреждений и дефектов литья. Наплавка на поврежденную поверхность производится в несколько слоев.

Отзывы сварщиков

По отзывам сварщиков, электроды Монолит – лучший выбор для тех, кто только пробует варить. Они стабильно ловят дугу и дают отличный шов.Отмечено, что они поглощают меньше влаги, чем продукция других производителей.Снижение токсичности – важный фактор при работе в закрытом помещении. Не придется дышать вредными газами.

Электроды Монолит податливы в руке сварщика. Сразу загораются: достаточно провести по металлу и получить искру. При целом покрытии и нужных режимах нет прилипания. При сильном нажиме происходит сплавление материалов двух деталей, что делает шов прочным.

Начинающие сварщики жалуются на прерывание дуги, после чего ее трудно восстановить. Но здесь виноваты не электроды, а отсутствие опыта и слишком высокий ток.Профессионалы сварочного дела и самоучки отмечают, что продукция Монолит – это разумное соотношение цены и качества. Мы будем рады услышать мнение наших читателей, а также обсудить его в комментариях к данной статье.

Электроды «Монолит» — технические характеристики, отзывы

Время чтения: 4 минуты

Электроды Монолит РЦ (они же Monolith Life) нечасто становятся темой для обсуждения. И зря. Ведь они получают в основном положительные отзывы, продаются во многих магазинах и обладают интересными техническими характеристиками.

Назначение и область применения

Электроды Монолит РЦ применяются для ручной дуговой сварки в промышленности и быту. Стержень работает на переменном и постоянном токе, соединяет ответственные конструкции низкоуглеродистых сталей.

Положение швов при сварке (рисунок ниже), все кроме вертикального сверху-вниз для 5.0 мм изделий.

При монтажных работах, варят во всех пространственных положениях не меняя настройку сварочного тока.

Соединение сверху-вниз выполняется опиранием или короткой дугой. Избегая затекания шлака впереди дуги. Сварщики рекомендуют, держать электрод под углом 40-70° к вертикали. В нижних положениях, стержень наклонять на 20-40 градусов в направлении сварки.

Характеристики химического состава наплавленного металла в %, таблица:

Таблица механических свойств:

покрытие — рутил-целлюлозное;
коэффициент наплавки — 8,5-9,5 г/А.ч;
расход стержней на 1 кг наплавленного металла — 1,75 кг.

Сварочные электроды Монолит можно применять без разделки кромок, по ржавчине и другим загрязнениям. Для нахлесточных, угловых и стыковых соединений.

Чем заменить, аналоги:

ОК 46.00;
AV-31 (Anyksciu Varis);
Overcord, Overcord Z (Oerlikon).

Общая информация

Monolith электроды предназначены для РДС сварки, как домашней, так и промышленной. Можно варить на любом токе, как постоянном, так и переменном. Основная сфера применения — сварка низкоуглеродистой стали. Можно варить ответственные металлоконструкции.

Основная характеристика этих электродов — это их покрытие. Оно рутилово-целлюлозное, поэтому отмечается крайне стабильное горение дуги и отличное качество готовых сварных швов.

Сварочные электроды Монолит можно использовать даже на неочищенной поверхности. Они устойчивы к коррозии, следам краски и масла. Но для лучшего качества рекомендуется все же обезжирить детали и отшлифовать. Электроды подходят для сварки стыковых, нахлесточных и угловых швов.