Чугун — это железный сплав с углеродом. У него есть подтипы, разные по составу и структурам надломов. А каждый тип предполагает свои особенности обработки, например, температуру плавления. О том, как правильно определять температуру плавления чугуна в зависимости от его разновидности, расскажет материал далее.
Особенности и характеристики чугуна
В составе сплава основную часть занимает железо, также в нем есть фосфор, сера, марганец, кремний, легирующие добавки. А определяющим компонентом будет углерод, содержание которого должно превышать 2%.
Среди преимуществ этого материала:
- Его легко можно ставить на одну ступень со сталью по характеристике прочности.
- Равномерное распределение тепла при нагревании, а также долгое удержание и сохранение этого тепла, из-за чего чугун используется для создания батарей и посуды.
- Устойчивость к кислотно-щелочной среде.
- Долговечность, так как свойства только улучшаются с годами.
- Экологичность.
Недостатки тоже заметны:
- Длительный и регулярный контакт с водой заставляет материал ржаветь.
- Цена выше, чем у стали или алюминия.
- Не все виды практичны, некоторые слишком хрупки и подходят для производства только определенных деталей.
Чугунный материал может быть белым и серым, ковким, половинчатым, а также высокопрочным. Отличает их состояние углерода в составе, что значительно влияет на свойства каждого вида, область его применения.
Чаще всего чугунный сплав можно встретить в машиностроении, где он используется для тормозных колодок и валов, устройствах, работающих при низких температурах, металлургии. Из него производятся сантехнические изделия, ванны и части отопительных систем. Температуру его плавления знают даже люди искусства, так как материал нашел применение в архитектуре и скульптуре.
Отличия от стали
Чугун и сталь часто сравнивают, но они во многом отличаются друг от друга, а среди основных различий:
- Меньшая твердость и плотность у чугунного сплава.
- Разное количество углерода.
- Необходимость литья для чугуна, когда стали нужна только ковка или варка.
- Цвет, так как стальные изделия блестят, а чугунные всегда матовые черные.
- Стали требуется закалка.
- Чугунный сплав весит меньше стали.
И еще одно важное отличие состоит в том, что первичный продукт в черной металлургии называется чугуном, а конечный — сталью.
Температура плавления
Температура плавления у стали гораздо выше, чем у чугуна, но и у всех видов самого этого материала разные температуры плавления. Поэтому, чтобы подобрать правильный режим обработки, сначала нужно определить, что именно влияет на разность температур плавления. То есть больше узнать о видах самого чугунного сплава.
Белого чугуна
Получил свое название из-за цементита, который входит в его состав. На изломе цементит имеет белый цвет, он очень твердый, но при этом хрупкий.
Чтобы определить, какая температура плавления чугуна подойдет, нужно узнать необходимую температуру для цементита. Так, для качественного плавления потребуется температура в диапазоне 1150–1350°C. Если поднять температуру выше, неустойчивая структура этого материала распадется.
Если нужно быстрое охлаждение заготовки, ее могут отбелить с помощью белого чугуна. Это полезно для прокатных станков, шаров мельниц, коленвалов двигателей и т. д.
Но чаще всего белым сплавом пользуются в сталелитейном производстве. А чтобы расширить его область применения, можно провести процедуру легирования, для которой тоже потребуются высокие температуры.
Например, одной из разновидностей белого чугунного сплава является половинчатый, где содержание углерода составляет 3,5-4,2%, часть его — в виде графита. Это влияет на высокую прочность и износостойкость.
Чтобы определить, какая температура плавления чугуна подойдет, нужно узнать необходимую температуру для цементита.
Серого чугуна
Углерод содержится здесь свободно в виде графита, включения которого могут быть пластинчатыми и хлопьевидными. Излом благодаря этому получается серым, отсюда название.
Это один из самых часто используемых материалов, концентрация углерода здесь — от 2,14 до 3,7%. Как белый чугун, серый часто применяется в машиностроении. Все из-за литейных свойств, вроде малой усадки, отличной текучести, низкой температуры кристаллизации и т. д. Но, из-за малой прочности при изгибе и хрупкости, серый сплав не используется для изделий, которые будут иметь дело со сжатиями. Это цилиндры, поршни, втулки и т. д.
Также серый подвид сходен с белым из-за похожего диапазона температуры плавления. Здесь она для чугуна равна 1150–1260 градусов Цельсия.
Ковкого чугуна
В ковком сплаве углерод находится в виде графитовых хлопьев. Чтобы получить его, берут половинчатый (с графитом и цементитом одновременно) и очень долго обжигают его. Структура под действием высоких температур начинает меняться, карбид железа распадается, из-за чего образовывается графит. Металл теряет прочность, но приобретает большую пластичность.
Процесс графитизации ковкого сплава происходит в 2 этапа, его нагревают, но не допускают плавления, а держат в определенной температуре установленное время, а потом охлаждают. Во время второго такого цикла работы можно придать металлу нужные свойства.
Ковкий чугун, несмотря на название, для ковки не подходит, однако его прочность сопоставима со сталью, а антикоррозийные свойства велики. Изделия из него будут полезны при:
- давлении до 20 кг/см2;
- вибрациях, высоком трении.
Для плавления ковких сплавов потребуется 1200 °C.
Чугун — отличный материал, который полезен и незаменим в промышленности. Поэтому, перед началом работы с ним, стоит знать особенности его использования и обработки, в том числе и узнать температурные режимы, при которых этот материал плавится.
