Чугун определяется как сплав железа и углерода, содержащий также дополнительные элементы. При этом в таком сплаве процент углерода составляет от 2,11 до 4, а кремния от 0.5 до 3%. Такой сплав получается достаточно хрупким из-за содержания углерода в составе, поэтому при производстве изделий его не поддают прокату и подобным способам изготовления. Литье оказывается единственным методом, который помогает получать изделия из чугуна высокой прочности. Продукты из чугуна известны своей высокой устойчивостью к износам и перепадам температур. Сплав чугуна имеет низкую температуру плавления (1140-1200) и легок в обработке, устойчив к образованию коррозии, и, что немаловажно, характеризуется демпфирующей способностью.

Состав сплава чугуна

В зависимости от свойств, которые хотят придать сплаву, те или иные элементы могут добавляться в различных процентах. Рассмотрим подробнее состав сплава.

• Углерод. Углерод влияет обратно пропорционально на понижение температуры плавления, поэтому чем выше будет процент углерода, тем ниже будет температура плавления. Помимо снижения температуры углерод также проявляет свойства графитизатора, что сказывается на механических свойствах продукта.
• Кремний. Процент кремния в сплаве может варьироваться от 0,5 до 3 процентов. Одно из основных свойств кремния в этом случае – определять форму, которую впоследствии невозможно будет изменить. В таком случае при необходимости можно поменять свойства чугуна, изменив процент углерода и кремния в составе. Если нужно получить высокую прочность продукта, то стоит снизить содержание углерода и повысить процент кремния для обеспечения баланса структуры и хорошей обработки. Так, например, максимально высокая прочность достигается со следующими процентами углерода и кремния в составе сплава: 2,75% и 1,5% соответственно.
• Сера и марганец. Сера характеризуется замедлением графитизации и может присутствовать от 0,06% до 0,12% в составе. При содержании марганца в соотношении к сере 1,72 к 1 он оказывает влияние на серу и ее реакции, тем самым устраняя ее. То есть присутствие марганца в сплаве также влияет на увеличение прочности детали.
• Фосфор. Присутствие фосфора выше 0,3% в составе влияет на уменьшение ударной прочности продукта, то есть фосфор делает его более хрупким, а также снижает температуру плавления до 960 градусов. Его влияние на структуру сплава в качестве улучшения текучих свойств упрощает литье в тонкие и сложные формы.
• Помимо этих элементов также добавляют хром, который увеличивает устойчивость к износу и коррозии, вольфрам, который увеличивает твердость и прочность при нагревании, и другие, такие как никель, молибден, алюминий и т. д.

Скорость охлаждения

Скорость охлаждения также влияет на структуру сплава и тип чугуна. При высокой скорости графит не образуется в течение всех этапов производства, но при содержании кремния выше 3% даже она не сможет противостоять образованию графита.

Виды чугуна

Наиболее распространенными видами чугуна являются следующие:

• Серый чугун. Такой вид чугуна оказывается популярным во многих серах, включая изготовление посуды и производство блоков двигателей, благодаря своей простоте в отливке и обработке. Название образовалось от цвета материала, в структуре которого есть графитовые чешуйки серого цвета.
• Ковкий чугун. Такой чугун характеризуется своей сферической формой вследствие добавления в его состав магния и церия – поэтому он также может называться шаровидным чугуном. Свойства ковкого чугуна: он более твердый и пластичный, а также более прочный, если сравнивать с серым чугуном. Такие полезные характеристики обеспечивают его применение в производстве водопроводов, а также в сфере автомобилестроения.
• Белый чугун. Название ему обеспечило отсутствие графита в структуре чугуна, поэтому он белого цвета. Чугун такого типа характеризуется как хрупкий, но при этом твердый, устойчивый к истиранию. Перечисленные свойства предполагают использовать белый чугун в сферах, где износостойкость особенно важна, это такие сферы как: производство шлифовальных машин, горнодобывающего оборудования и так далее.
• Пластичный чугун. Этот вид чугуна отличается снижением хрупкости и большей пластичностью по сравнению с другими видами. Таких свойств производители добиваются процессом термической обработки, которую проходит этот материал: сначала его подвергают нагреванию до высокой температуры, а затем медленно охлаждают. Из него делают различные ручные инструменты, шестеренки.

Свойства чугуна

• Высокое содержание углерода делает его очень прочным, прочнее многих материалов, например, стали. Такое свойство позволяет использовать чугун в качестве основы для деталей, применимых в машиностроении.
• Чугун характеризуется длительным временем использования в связи со своей износостойкостью, поэтому используется в сферах, требующих высокие показатели стойкости к истиранию и ударам – горнодобывающем оборудовании.
• Низкая теплопроводность помогает чугуну удерживать тепло в течении долгого времени, поэтому такой материал отлично подходит для изготовления посуды.
• Легкая обрабатываемость является хорошим качеством при производстве деталей повышенной сложности, имеющих форму с точными допусками.
• Частота использования чугуна на открытом воздухе и в агрессивных условиях объясняется хорошей устойчивостью чугуна к образованию коррозии.
• В автомобилестроении важным фактором является способность материала снижать уровень шума и поглощать вибрации, чем и характеризуется данный тип чугуна. Так, его используют в производстве двигателей и станин машин.