Що таке чавун? Характеристики металу, особливості виробництва та застосування

Чавун - це сплав заліза та вуглецю, в якому вміст останнього складає 2,14%. Також присутні й інші компоненти.

Механічні властивості даного сплаву визначаються формою, в якій перебуває вуглець. Це можуть бути цементит або графіт, а також продукти розпаду аустеніту. У свою чергу в залежності від того, наскільки швидко був охолоджений сплав, він можуть бути мертенситом, трооститом, сорбітом, перлітом або феритом. Легуючі компоненти дозволяють керувати процесом графітізації та спрямовувати властивості чавуну в той чи інший бік.

Вміст вуглецю у чавуні складає 2, 14-6,67 %. Все інше - це залізо, легуючі компоненти, цементит (Fe3C, карбід заліза). Також присутні сторонні домішки – кремній, сірка, манган, фосфор.

Головне застосування чавуну - він є вихідною сировиною для виплавки сталі, також його використовують для виробництва різноманітних деталей.

Класифікація чавунів

Характеристики кінцевого продукту формуються ще на стадії виробництва. В залежності від евтектичного перетворення чавуни поділяють на сірі, в яких вуглець поєднаний у вигляді графіту, білі, в них вуглець знаходиться у вигляді цементиту. Також існують половинчасті, які в собі містить обидва види вуглецю.

Розміри та конфігурація вкраплень визначають марку чавуну та його застосування. Вони можуть бути пластинчастими, кулястими, вермікулярними або пластівчастими. Металева основа у свою чергу поділяється на:

• перлітну;
• перліто-феритну;
• феритну;
• аустенітну;
• бейнітну;
• мартенситну.

В якості легуючих компонентів можуть бути використані алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден, хром, нікель.

Чим відрізняється від сталі

Головна відмінність - це частка вуглецю. У сталей його значно менше, показник перебуває в межах 0, 025% - 2,14%. А також наявність домішок - у чавуні їх більше. Це впливає на температуру плавлення, у сталей цей показник досягає півтори тисячі градусів. Тоді як в чавуну - 1150-1250°С.

Через високий вміст вуглецю під час виплавки атоми карбону не можуть впровадитися у молекулярну решітку заліза, через що чавунний метал є більш крихким, ніж вироби зі сталі.

Сталь більш світліша, тоді як чавунні сплави мають темний матовий колір.

Чавун краще піддається литтю, але поганіше зварюється та має більшу теплопровідність.

Види чавунів

1. Переробний чавун
   Даний сплав виготовляється в доменних печах. Його основне призначення - проміжний продукт для виготовлення сталей. Може використовуватися в твердому та рідкому станах. Має чітко регламентований вміст домішок: кремнію, марганцю, сірки та фосфору. В залежності від кількості кремнію у сплаві виділяють на наступні марки:
   • для виплавки сталей П1, П2;
   • для ливарного виробництва ПЛ1, ПЛ2;
   • фосфористий чавун ПФ1, ПФ2, ПФ3;
   • високоякісний чавун ПВК-1, ПВК-2, ПВК-3.


2. Білий чавун
   Формується за умов швидкого охолодження. Його головна відмінність - білий відлив у місці зламу, висока твердість і крихкість, не піддається механічній обробці різальним інструментом. Вуглець у ньому знаходиться у вигляді цементиту.
   Використовується для лиття зносостійких деталей: кулі що мелють, лопатки дрібнометних турбин, прокатні валки, для кування різновидів чавуну. Зносостійкість можна підвищити легуючими компонентами - нікелем та молібденом.


3. Сірий чавун
   На зламі має характерний сірий колір. У порівнянні з білим краще піддається механічній обробці, має низьку пластичність та невисоку міцність. Формується при низьких темпах охолодження, має хороші антифрикційні властивості. Мало схильний до утворення усадкових дефектів, тому його використовують для виливків складної форми з товщиною стінок до 500 мм.
   Відповідно до ГОСТ 1412 поділяється на марки СЧ 10-35. Де букви – назва сплаву. Цифри - це відомості про тимчасовий опір при розтягуванні.


4. Високоміцний чавун
   Його особливістю є те, що в нього додають чистий магній або модифікатори-сфероїдізатори – церій та ітрій. Графіт в такому чавуні має кулясту форму. Вміст магнію у сплаві складає 0,02 - 0,08%.
   Є високоміцним сплавом, що використовується при виробництві відповідальних зносостійких деталей. Стійкий до дії агресивних середовищ та високих температур.
   ГОСТ 7293 регламентує вимоги до хімічного складу та властивості даних сплавів. Діапазон марок складає ВЧ 35-100, де цифра означає мінімальне значення тимчасового опору.


5. Ковкий чавун
   Виробляють дані чавуни на основі феритів, ферито-перлітів або перлітів.
   Має високу міцність й підвищену пластичність, однорідність розподілу властивостей, гарну оброблюваність. Сплав практично немає внутрішніх напружень, підходить для виробництва деталей, що працюють при вібраційних та ударних навантаженнях. Розрізняють два види чорносерцевий і білосерцевий. Якість та виробництво регламентуються ГОСТ 1215. При маркуванні позначається мінімальний тимчасовий опір та відносне подовження. Наприклад, код має значення КЧ50-5. Це означає, що у чавуну даної марки тимчасовий опір складає близько 50000 МПа, а показник відносного подовження не менше 5%.
6. Також відрізняють спеціальні чавуни, характеристики яких досягаються шляхом легування, спеціальною технологією підпалу або охолодження. Це жаростійкий, антифрикційний, феросплавний, художній, з особливими електромагнітними властивостями види чавуну.

Який вплив мають домішки

Кремній - основний елемент в чавуні. Позитивно впливає на виділення графіту, покращує ливарні властивості.

Сірка знижує механічні властивості надає червону ламкість.

Марганець зменшує ливарні властивості, протидіє графітизації, але надає твердість та міцність.

Фосфор сприяє підвищенню рідкоплинності, але негативно позначається на міцності та підвищує крихкість.

Переваги та недоліки

Чавун відомий людям ще з XIV сторіччя. З тих пір технологія виробництва значно змінилася та змінилося й застосування даного матеріалу. Він має як позитивні так і негативні сторони.

Вироби з чавуну добре миються, прогріваються довго зберігають тепло. Цей матеріал екологічний та має відносно нескладний процес виробництва куванням. Завдяки своїй екологічності нерідко використовується для виготовлення посуду, не реагує на кислотно-лужне середовище, нешкідливий для організму людини, довговічний.

До недоліків варто віднести крихкість, схильність до утворення іржі. Вироби мають велику вагу, що потребує особливих умов транспортування та обслуговування.

Технологія виробництва

Чавун плавлять у доменних печах та вагранках. При цьому джерелом заліза є збагачена залізна руда. В якості сировини для вуглецю є кокс, спеціальний продукт обробки кам'яного вугілля. Також використовується природний газ, вугільний пил. В результаті такої плавки виходить чавун, а також шлак, що містить невідновлені оксиди, залишки флюзів, золи.

Де використовуються

Популярні в машинобудуванні та інших галузях промисловості. Головна сфера застосування - це виплавка сталі в конверторах та мартенівських або електродугових печах. Крім того, у залежності від марки чавуну його застосовують для виробництва різних деталей, опорних фундаментальних впливів колінвалів, підстав під важке обладнання, мелючих частин обладнання, підшипників ковзання, втулок колінчастих валів двигунів на тракторах та автомобілях, пресувальних форм для вогнетривів.

У жорстких кліматичних умовах він дозволяє безперебійно працювати деталям машин навіть за низьких температур.

З чавунного металу виробляється безліч сантехнічних виробів: раковини, батареї, труби, ванни. Чудові ливарні властивості дозволяють виробляти з нього цілі витвори мистецтва, наприклад, ажурні ковані ворота та всілякі пам'ятки архітектури.

Компанія "ЮТМК" допомагає в організації постачання партій металопрокату вагою від тонни в будь-яке місто України та по всій території Європи, у тому числі до Молдови, Німеччини, Іспанії, Португалії. На умовах самовивозу купити прокат можна на складах ЮТМК у Києві, Запоріжжі, Дніпрі, Одесі та польському місті Лодзь, Краків, Варшава, Познань. Працюємо з оптовими та роздрібними клієнтами. Телефонуйте, наші менеджери допоможуть з вибором прокату та оформленням замовлення.