Классификация чугуна и чугунного лома

Чугун – сплав железа и углерода с содержанием последнего от 2,14 %. В составе также содержатся постоянные примеси: кремний, марганец, сера и фосфор, в некоторых марках – легирующие добавки, улучшающие свойства.

Сплав широко применятся для производства узлов и деталей станков, машин, механизмов, труб, сантехники, отопительных приборов и других технических и бытовых изделий. Рассмотрим разновидности чугуна и чем они отличаются.

Классификация чугунов

Сплавы различают по назначению, содержанию и состоянию углерода, структуры графитовых включений, типу кристаллической решетки железа.

По первому признаку различают следующие виды чугуна:

• Белый.
• Серый.
• Половинчатый (отбеленный).

Рассмотрим свойства, структуру, основных типов сплавов с высоким содержанием углерода подробнее.

Белый чугун

Белым чугуном называют сплав, где углерод находится в химическом соединении с железом Fe3 C. Излом имеет мелкозернистую или игольчатую фактуру матово-белого цвета. Сплав отличает:

• Высокая твердость.
• Стойкость к абразивному износу.
• Устойчивость к коррозии в агрессивных средах и тяжелых условиях.

Белый чугун также отличает значительная хрупкость, сплав плохо поддается сварке и резке. Жидкий металл плохо заполняет литейные формы, отливки дают значительную усадку, при остывании часто образуются трещениы.

Важно! Нелегированный белый чугун практически не применяют в производстве. Основная область применения таких сплавов – переделка в другие марки чугуна. Легированные сплавы используют в производстве износостойких деталей и узлов: дробилок горных пород, прокатных валков и т.д.

Серый чугун

В сером чугуне углерод в основном присутствует в виде графита. В форме соединений с железом содержится не больше 0,8% углерода. Сплав имеет следующие свойства:

• Небольшая усадка и хорошая текучесть в расплавленном состоянии.
• Высокая прочность на сжатие.
• Хорошие антифрикционные свойства.

Серый чугун пластичней, лучше поддается резке и сварке чем белый. Данную разновидность также отличает высокая хрупкость, склонность к образованию трещин при нагреве и резком охлаждении. Узлы, детали и конструкции широко применяют в машиностроении, строительстве и других отраслях. Из сплава производят станины и тумбы станков, трубы, поршневые группы и др изделия.

Половинчатый или обеленный чугун

Сплав содержит углерод в свободной и связанной форме. На изломе образцов половинчатого чугуна видны как белые, так и темные участки. Материал:

• Лучше поддается механической обработке, чем обычный белый чугун.
• Обладает высокой прочностью и износостойкостью.

Важно! К половинчатым чугунам относятся так называемые отбеленные сплавы. Для этого получения такого сплава периферийные части отливки охлаждают быстрее, чем сердцевину. В результате большая часть углерода ближе к поверхности изделия переходит в связанную с железом форму. Таким образом, на поверхности формируется белый чугун, в сердцевине – серый сплав с углеродом в виде графита.

Материал применяют для производства деталей, работающих в условиях высоких нагрузок на истирание и сжатие.

Ковкий чугун

Углерод в сплаве присутствует в виде графита. Включение имеют форму хлопьев и изолированы друг от друга. Такая структура обеспечивает более высокую вязкость и пластичность. Ковкий чугун отличает:

• Значительная прочность и твердость.
• Способность гасить вибрацию.
• Возможность обработки резаньем.

Область применения ковкого чугуна – производство деталей и узлов насосов, передаточных механизмов, другого оборудования, работающие при значительных статических и динамических нагрузках.

Высокопрочный чугун

Главная особенность сплава – изолированные графитовые включения шарообразной формы. Таким образом, железная основа чугуна такого типа сплошная, что отражается на его свойствах. Сплав отличает более высокие, чем у других видов чугунов:

• Прочность на изгиб и растяжение.
• Ударная вязкость.
• Относительное удлинение.

Материал сравнительно хорошо поддается механической обработке, хорошо заполняет форму и меньше склонен к образованию трещин при литье. Сплав также сохраняет все преимущества чугунов: значительную твердость, усталостную прочность, износостойкость.

Высокопрочный чугун используется для изготовления коленчатых валов передаточных механизмов, валков прокатных станов, двигателей и другого оборудования, узлов и деталей.

Специальные чугуны

К этому типу чугунов относятся сплавы с выраженными специальными свойствами. Сплавы подвергают температурной обработке, которая формируют нужную микроструктуру, вводят в состав легирующие добавки, улучшающие те или иные характеристики.

Различают следующие виды специальных чугунов:

• Жаростойкие.
• Антифрикционные.
• Жаропрочные.
• Износостойкие.

Производят также электротехнические, немагнитные и другие типы специальных чугунов. Свойства разных марок сплавов значительно различаются в зависимости от назначения. Чугуны используют для изготовления деталей, технических изделий, работающих в тяжелых условиях.

Легирующие добавки

Для улучшения свойств сплава в него добавляют другие металлы. Такие добавки называют легирующими.

Для придания необходимых характеристик используют:

• Кремний. Элемент содержатся в любом виде чугуна, легирующие свойства проявляются при содержании кремния от 5%. Так добавка 5-7% кремния придает сплаву жаростойкость. Чугун с 12-18% кремния не разрушается под воздействием кислот (кроме соляной) и щелочей.
• Марганец. Металл также относится к постоянным примесям, изменение свойств наблюдается при его содержании > 2%. Марганец повышает растворимость углерода в чугуне, что увеличивает жаропрочность, металл также придает чугуну стойкость к разрушению под воздействием химически агрессивных веществ.
• Молибден. Металл увеличивает твердость и прочность без потери ударной вязкости способности к обработке. Элемент также замедляет окисление железа.
• Хром. Металл увеличивает жаростойкость и жаропрочность. Влияние на сопротивление коррозии при содержании до 3% незначительно.
• Никель. Элемент повышает прочность, жаростойкость, устойчивость к морской воде.

В качестве легирующих элементов используют также медь, алюминий и другие химические элементы. С помощью добавок можно получить различные виды чугунов с заданными характеристиками.

Важно! В производстве деталей, узлов и технических изделий широко применяют сплавы чугуна с алюминием и другими химическими элементами . Такие материалы существенно отличаются от легированный чугунов % содержанием добавок. У сплавов оно составляет от 20%.

Классификация лома и отходов чугуна

Лом и отходы чугунов различных марок – ценное вторичное сырье, хорошо поддающееся переработке. Систематизация металлолома осуществляется по ГОСТ 2787-2019. Согласно системе стандартов, лом и отходы черных металлов с содержанием углерода от 2% относятся к классу «Ч» и обозначается кодом «2».

Чугунный металлом подразделяется также на виды, категории и группы. Классификация по видам осуществляется по размерам и степени засоренности.

По категориям различают:

• Металлолом нелегированных чугунов.
• Лом и отходы легированных сплавов.
• Неразделенный чугунный лом.

Металлолом легированного чугуна также разделяется на группы:

• Лом и отходы, неразделенные по маркам.
• Отсортированный по составу чугунный металлолом.
• Вторичное сырье разделенное по маркам.

Наиболее распространенные виды чугунного лома:

• 17А, 18А, 19А – габаритный кусковой лом. /li>
• А20, А21, А22 – негабаритное вторичное сырье, нуждающееся в измельчении перед переплавкой.
• А23-А24 – чугунная стружка в брикетах и россыпью.
• Б65 – металлолом чугуна с добавкой хрома и никеля.
• Б66 – отходы сплава с содержанием хрома и молибдена.

Важно! Как видно классификация на основные виды чугуна существенно отличается от классификации лома и отходов сплава. При переплавке и дальнейшей обработки отжигом или отпуском, добавкой других металлов из одной марки чугуна можно получить другую. Для вторичного сырья содержание и состояние углерода, тип кристаллической решетки не имеет решающего значения.