Чугун — прочный и долговечный металлический сплав для производства заготовок, деталей, конструкций промышленного и строительного предназначения. Множество практичных и полезных свойств постоянно расширяют сферу применения данного сплава.
Впервые чугун стал упоминаться еще в III-IV веках до нашей эры — в тот период он уже активно использовался мастерами Китая для производства стали и чугунных изделий. В Европе такой материал стал отливаться только в середине XV века — сплав производился в основном в Нидерландах, Италии и Бельгии. На тот период основным назначением чугуна было производство пушечных ядер, элементов вооружения. Уже в XVII веке из данного материала начинают выпускаться рельсы, колеса, домашняя утварь и некоторые ручные инструменты.
Состав чугуна
Чугун представляет собой сочетание двух основных структурных компонентов — железа и углерода. Причем на долю последнего приходится лишь от 2,14% до 6,67% всего состава. В качестве усиливающих добавок в состав чугуна также включаются:
- кремний — в объеме не более 4,3%;
- сера, максимум содержания которой — 0,07%;
- марганец — не больше 2% всей структуры чугуна;
- фосфор — на его долю приходится до 2%.
Кроме указанных элементов в составе чугуна почти во всех марках присутствуют легирующие компоненты — алюминий, медь, молибден, цирконий, ванадий, хром, титан.
Виды чугунных сплавов
В производстве чугуна выделяют несколько его разновидностей, отличия которых касаются структурного состава и эксплуатационных характеристик:
- белый чугун — с высоким запасом прочности и повышенной хрупкостью, используется для переплавки в сталь;
- серый чугун — обладает повышенными свойствами пластичности и вязкости, имеет содержание фосфора 0,3-1,2%, за счет которого увеличивается износостойкость;
- легированный — отличается стойкостью к действию окислительных и коррозионных процессов, высоким уровнем твердости;
- половинчатый чугун — с высокой износостойкостью и сопротивляемостью динамичным усилиям, используется в станкостроении и машиностроении;
- высокопрочный — марка чугуна с повышенным ресурсом прочности и износостойкости, которые обеспечивает увеличенная доля кальция и магния в структуре;
- ковкий — образуется вследствие переплавки белого чугуна, обладает повышенной вязкостью и пластичностью, используется по всех промышленных отраслях;
- специальный — с большим объемом кремния и марганца, обладает антикоррозионными свойствами, низкой температурой плавления.
В зависимости от химической структуры, различают ферросплавы с преобладающим содержанием железа и минимальной долей вторичных компонентов, а также легированные марки чугуна с добавлением меди, титана, циркония, ванадия или хрома. Вторая категория более практична в результате повышенной износостойкости, термостойкости.
Среди легированных марок чугуна выделяется четыре разновидности с отличиями в эксплуатационных свойствах:
- жаростойкие чугуны;
- антифрикционные чугуны;
- стойкие к коррозии марки;
- жаропрочные чугунные сплавы.
Свойства различных видов чугуна частично отображаются в маркировке. Например, СЧ — серый чугун, ВЧ — высокопрочный чугун, КЧ — ковкий чугун. Также в маркировке используются цифровые значения, указывающие на стойкость к растяжению, относительный коэффициент удлинения и твердость.
Свойства и характеристики
Все без исключения разновидности чугунного сплава обладают достойными эксплуатационными характеристиками:
- физические — стойкость к температурам и влажности;
- гидродинамические — чугун обладает отличной вязкостью, упрощающей трансформацию в стадию затвердевания;
- химические — устойчивость к агентам агрессивных сред;
- технологические — проявляются антивибрационными свойствами, стойкостью к коррозии и износостойкостью;
- механические — проявляются высокой прочностью материала.
В отличие от других металлов и сплавов, чугун обладает меньшей массой, более высокими литейными свойствами, возможностью обработки методом резания и деформации. Именно поэтому так популярная ковка художественных изделий из чугуна.
Применение чугунного сплава
Чугун всех марок может использоваться в строительстве и промышленности. Благодаря параметрам вязкости, прочности и другим свойствам, материал может использоваться в производстве блоков, тормозных колодок, посуды, отопительных радиаторов. Вместе с тем чугунные сплавы используются для конструктивных деталей транспорта, в машиностроении, для производства бытовых или промышленных резервуаров, в химической отрасли и в строительной сфере.