Чугун что это за металл
Понятие чугуна, его особенности и нюансы использования
Чугун прочно вошел в нашу жизнь много лет назад. Он относительно легко производится и широко применяется в различных областях. Чтобы иметь четкое представление об этом материале необходимо знать его особенности, минусы, плюсы, химический состав, свойства, структуру чугуна и его сплавов, их производство и область применения.
Что такое чугун
Итак, давайте узнаем, какие железоуглеродистые сплавы называют чугунами.
Понятие
Чугуном называется железоуглеродистый сплав с содержанием углерода, то есть под ним понимается материал, который состоит из сплава железа и углерода. Процентное содержание углерода в чугуне составляет более 2,14%. Последний элемент может входить в чугун в виде графита или цементита.
Данное видео рассказывает об особенностях чугуна:
Разновидности
Различают белый и серый чугун.
Кроме этого, чугуны бывают высокопрочные, ковкие и со специальными свойствами.
Особенные черты
Особенность чугуна кроется в процессе его производства. Средняя температура плавления разных видов чугуна составляет 1200ºС. Это значение на 300 градусов меньше, чем у стали. Связано это с очень высоким содержанием углерода. Углерод и атомы железа имеют между собой не очень тесную связь.
Когда идет процесс выплавки, углерод не может полностью внедриться в решетку железа. В результате чугун принимает свойство хрупкости. Его нельзя использовать для изготовления деталей, на которых будет постоянно действовать нагрузка.
Чугун относится к материалам черной металлургии. Его характеристики часто сравнивают со сталью. Изделия из стали или чугуна широко используются в нашей жизни. Их применение является оправданным. Проведя сравнение характеристик, можно сказать следующее об этих двух материалах:
Плюсы и минусы
Чугун, как и любой материал, имеет положительные и отрицательные стороны.
К плюсам чугуна относят:
К минусам чугуна относят:
Свойства и характеристики
Отличия чугуна от стали по химическому составу и свойствам
На свойства чугуна влияют специальные примеси.
Далее вы узнаете, какие элементы входят в хим.состав чугуна.
О том, как сварить чугун электросваркой, расскажет видеоролик ниже:
Структура и состав
Если рассматривать чугун как структурный материал, то он представляет собой металлическую полость с графитными включениями. Структура чугуна это в основном перлит, ледебурит и пластичный графит. При этом у каждого вида чугуна эти элементы преобладают в разных пропорциях или отсутствуют совсем.
По структуре чугуны бывают:
Графит присутствует в этом материале в одной из форм:
Производство металла
Чугун производят в специальных доменных печах. Основное сырье для получения чугуна – это железная руда. Технологический процесс заключается в восстановлении оксидов железа руды и получении на выходе другого материала – чугуна. Для изготовления чугуна используются следующее топливо: кокс, природный газ и термоантрацит.
После восстановления руды железо имеет твердую форму. Далее его опускают в специальную часть печи (распар), где происходит растворение в железе углерода. На выходе получается жидкий чугун, который опускается в нижнюю часть печи.
Цена на чугун (за 1 кг) зависит от количества углерода в нем, от наличия дополнительных примесей и легирующих компонентов. Примерно цена тонны чугуна будет составлять 8000 рублей.
Области применения
Чугун распространен во многих сферах.
Выбираете ванну? Не знаете, что лучше, чугунная или стальная? Тогда это видео поможет вам:
Что такое чугун: состав и содержание углерода в сплаве
Чугун вошел в нашу жизнь много столетий тому назад и остается популярным и по сей день. Он нашел широкое применение во многих областях. Однако чтобы разобраться, что такое чугун, важно знать его свойства и химический состав, структуру и особенности его сплавов, достоинства и недостатки этого материала, а также его производство и сферы применения.
Химический состав чугуна
Чугун — это сплав железа и углерода, в котором процентное содержание углерода составляет не менее 2,14%, но не более 4,5%. Углерод входит в состав чугуна в форме цементита либо графита. Если процент содержания углерода составляет меньше 2,14%, такой сплав именуется сталью.
Известно, что чугунный сплав впервые был произведен в Китае в VI веке. В Европу секрет его производства пришел в XIV веке, а в России его состав был доведен до совершенства лишь в XVII. За все это долгое время формула чугуна не изменилась.
Самый качественный материал производился на литейном заводе братьев Демидовых, расположенном на Урале.
По прошествии веков он не только не утратил своей актуальности, но и приобрел еще более обширный спектр применения.
Разновидности материала
Существуют такие виды чугуна, как предельный и литейный. Первый используют при производстве стали по кислородно-конвертерному пути. Кремний и марганец в таком сплаве содержится в очень малом количестве. Литейный вид материала более широко используется в промышленности и производстве. Он, в свою очередь, подразделяется на следующие виды:
Особенности сплава
Главная особенность чугуна скрыта в процессе его изготовления. Дело в том, что у разных видов этого сплава температура плавления достигает 1200ºС, в то время как у стали она составляет 1500 ºС. На этот фактор влияет слишком высокое содержание углерода. Атомы железа и углерода между собой имеют не очень тесные связи.
Когда происходит выплавка, атомы углерода не могут целиком внедриться в молекулярную решетку железа, из-за чего чугунный сплав приобретает хрупкость. В связи с этим его не используют в производстве деталей, которые будут постоянно подвергаться нагрузке.
Этот материал относится к отрасли черной металлургии и по своим характеристикам схож со сталью. Изделия из чугуна и стали нашли широкое применение в повседневной жизни, и оно является целиком оправданным.
Если сравнивать характеристики этих металлов, можно сделать следующие заключения:
Достоинства и недостатки
Этот материал, как и любой другой, имеет свои сильные и слабые стороны.
К достоинствам чугуна относятся такие факторы:
К недостаткам можно отнести следующие факторы:
Характерные черты и свойства чугуна
Этот металлический сплав обладает такими свойствами:
На свойства сплава также оказывают влияние специальные примеси:
Состав и структура металла
Чугун в качестве структурного материала представлен металлической полостью с графитными включениями. Основными его компонентами выступают перлит, ледебурит и пластичный графит. Интересно, что в различных видах сплавов эти элементы присутствуют в неодинаковых пропорциях либо могут совсем отсутствовать.
По своей структуре чугунный сплав разделяется на следующие разновидности:
При этом графит может присутствовать в нем в одной из таких форм:
Производственные технологии
Как известно, чугун производится в специальных доменных печах. Основным сырьем для его получения служит железная руда. Технологический процесс изготовления состоит в восстановлении оксидов железной руды и получении в результате этого иного материала — чугуна. Для его изготовления используются такие виды топлива, как кокс, термоантрацит, природный газ.
Для производства одной тонны чугуна требуется около 550 килограмм кокса и приблизительно тонна воды. Объемы загружаемой в печь руды будут зависеть от содержания в ней железа. Как правило используют руду, в составе которой содержится железа не менее 70%. Все дело в том, что экономически нецелесообразно использовать меньшую его концентрацию.
Первым этапом производства чугуна является его выплавка. В доменную печь засыпается руда, а затем — коксующийся уголь, который необходим для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Эти составляющие во время горения принимают активное участие в протекающих химических реакциях в качестве восстановителей железа.
Тем временем в печь погружается флюс, который выступает в роли катализатора. Ускоряя плавку пород, он тем самым поддерживает скорейшее высвобождение железа. Немаловажно знать, что перед загрузкой в печь руда проходит необходимую предварительную обработку. Она измельчается на дробильной установке, поскольку более мелкие частицы плавятся быстрее. Затем ее промывают, чтобы удалить частицы, не содержащие металл. Далее сырье подвергается обжигу, вследствие чего из него извлекается сера и другие инородные компоненты.
На втором этапе производства в заполненную и готовую к эксплуатации печь подается через специальные горелки природный газ. Кокс участвует в разогреве сырья. Происходит выделение углерода, который, соединяясь с кислородом, образует оксид. Он, в свою очередь, способствует восстановлению железа из руды.
При увеличении объема газа в печи снижается скорость протекания химической реакции. Она может и совсем остановиться при достижении определённого соотношения газа. Углерод проникает в сплав и соединяется с железом, при этом образуя чугун. Нерасплавленные элементы остаются на поверхности и вскоре удаляются. Такие отходы называются шлаком. Его используют для изготовления других материалов.
Сфера использования
Этот металл используется в различных отраслях промышленности. Например, он широко применяется в машиностроении для производства различных деталей.
Чаще всего этот материал используется в производстве блоков для двигателей и коленчатых валов. Для изготовления последних необходим усовершенствованный сплав с добавлением специальных примесей из графита. Этот металл устойчив к трению, поэтому из него производят тормозные колодки высокого качества.
В жестких климатических условиях чугунный сплав незаменим, так как он позволяет изготовленным из него деталям машин работать бесперебойно даже при самых низких температурах.
В металлургической промышленности он себя также отлично зарекомендовал. Высоко ценятся его превосходные литейные свойства и относительно невысокая цена. Изделия из него отличаются очень высокой прочностью и износостойкостью.
Из чугунного сплава делается великое множество сантехнических изделий. Это батареи, раковины, разнообразные мойки и трубы. Широкой популярностью пользуются чугунные ванны и радиаторы отопления. Срок их службы весьма длительный. Во многих квартирах по сей день используются данные изделия, потому как они долго сохраняют свой первозданный вид и редко нуждаются в реставрации.
Немаловажен и тот факт, что превосходные литейные свойства чугуна позволяют изготавливать из него целые произведения искусства: такие как ажурные кованые ворота и всевозможные памятники архитектуры.
Примечательно, что цена за 1 килограмм чугуна обусловлена количеством находящегося в его составе углерода, а еще наличием разнообразных примесей и легирующих компонентов. Цена тонны чугуна составляет около 8000 рублей.
На сегодняшний день не существует ни одной сферы, где бы ни использовался этот металл. Его литье и сплавы выступают основой многих узлов, механизмов и деталей. Иногда он используется в качестве самостоятельного изделия, прекрасно справляясь с возложенными на него функциями. Это железосодержащее соединение является уникальным в своем роде. Оно остается незаменимым и поныне.
Чугун – характеристики, особенности и сферы применения
Этот материал сопровождает человека с незапамятных времен. Его открывателями стали китайцы, а совершенствовал весь мир. Без чугуна не обходятся машиностроители, коммунальщики, домохозяйки.
Что представляет собой
Чугун – это сплав на основе железа. Относится к группе чёрных металлов.
Чёрные металлы – это железо, сплавы на его базе (стали, чугуны, ферросплавы), марганец. По некоторым классификациям в группу зачисляют хром.
По составу чугун – это конгломерат железа, углерода плюс другие металлы. Такие же базовые компоненты могла бы содержать формула стали.
Разница между этими сплавами – в количестве углерода. Если его меньше 2,14% – это сталь. Больше – чугун.
Другие компоненты – лигатуры и примеси (сера, кремний, фосфор, марганец).
Углерод в структуре чугуна представлен включениями графита либо цементита (карбида железа, формула – Fe3C).
Отличить чугун от стали можно визуально. Сталь светлее и блестит, чугуны темные матовые.
История
Документированная история чугуна стартует с I тысячелетия до нашей эры:
Появление сплава в Европе датируют XIV веком, в России – на двести лет позже. Интерес возрос в связи с пригодностью чугуна как материала пушек и ядер.
Турнирный мост Эглинтон[en] (завершено около в 1845 году), Норт-Эршир, Шотландия, построен из чугуна
Со времен королевы Виктории самым популярным изделием «гражданского сегмента» у британцев стали камины.
Расцвет чугунного промысла в России приходится на XVIII век:
Мировую славу обрели ажурные изделия каслинских мастеров.
Способ формовки для литья художественных отливок сложных форм, придуманный каслинцами, востребован машиностроителями и сегодня.
Технология получения
Исходник получения сырья для металлургов – железные руды (горные породы с доминированием железа в составе).
Руду отправляют на обогатительные комбинаты, где из сырья удаляют часть «порожняка».
Полученный материал везут на металлургический комбинат.
Здесь им загружают доменные печи:
В результате плавки формируется чугун и шлак (смесь золы топлива, незадействованных флюсов, других продуктов).
При необходимости добавляются лигатуры. Они определяют физические и химические свойства материала.
Производство несложное, но экологически грязное.
Достоинства и недостатки
На бытовом уровне главные преимущества чугунных сплавов: нетоксичность, биосовместимость, гигиеничность, термостойкость. Благодаря этому чугунки, другая посуда не разрушается кислотно-щелочными составами (например, при варке борща), легко моется, долго остается теплой.
Для промышленников на первом плане другие достоинства:
Плюс доступные цены на всю продукцию – от чушек до сковородок или декоративной скамьи.
Чугунная сковорода
Часто для транспортировки, сборки, обслуживания продукции требуются особые условия.
При сварке, например, заранее прогревают детали, подбирают материал, режим. То есть используют газовые установки, покрытые либо угольные электроды, проволоку из порошка.
Классификация
Чугун классифицируют по нескольким основаниям:
Характеристики продукта закладываются на стадии производства.
Маркировка чугуна
В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:
Где используется чугун
Чугун применяется в двух качествах: базовый компонент при выплавке стали либо материал промышленной продукции.
Чугунная печь — буржуйка
Главная сфера применения сплава – машиностроение.
Технология, номенклатура продукции определяются видом чугуна.
Чугунная лестница
Белый чугун
Углерод-цементит, формируется благодаря мгновенному охлаждению. Опознается по беловатому цвету излома, твердости, хрупкости. Сплав непригоден к механической обработке резанием. Идет на цельное износостойкое литье (прокатные валки, детали мельничных, дробильных механизмов) и как исходник ковких видов чугуна.
Серый
Основа структуры – слоистый графит, придающий сероватость. Поддается механической обработке, однако прочность, пластичность невысоки.
Достоинства: хорошие антифрикционные, демпфирующие свойства, мини-чувствительность к аккумуляторам напряжения, текучесть, минимум дефектов при усадке.
Используется как материал отливок сложной конфигурации с толщиной стенок до 5 см.
Из него делают прокатные станы, маховики, колонны, станины, канализационно-водопроводный ассортимент (люки, трубы, фурнитура).
Чугунная крышка канализационного люка
Ковкий
Результат термообработки белого чугуна с хлопьевидным графитом. Такая структура обеспечивает прочность, пластичность, хорошую обрабатываемость отливок, отсутствие внутреннего напряжения.
Благодаря этому сплав нашел применение как материал деталей и элементов, функционирующих в условиях ударов и вибрации: постамент под массивное оборудование, опоры автострад, железнодорожных мостов, коленвалы дизельных двигателей.
Мост через Северн — первый в мире чугунный мост
Специальные
Сплавы с дополнительными характеристиками, полученными легированием, отжигом и охлаждением по специальной технологии.
Состав сплавов, технология регламентируются стандартами.
Высокопрочные марки становятся механизмом турбин, коленвалов, тракторных, автомобильных двигателей, шестерней, прокатных валков.
Антифрикционные марки идут на подшипники, втулки топливных насосов, клапаны, кольца поршней автомобилей.
Из декоративных выковывают ограды, колонны, фонтаны, мелкую пластику.
Чугунный забор
Передельный
Полуфабрикат, исходник для передела в сталь либо создания отливок. Процент фосфорного, кремниевого, серного, марганцевого компонента в сплаве регламентируется отраслевым стандартом.
В зависимости от назначения и процента кремния различают передельный чугун для сталеплавильного, литейного производства, фосфористый, высокопрочный.
Последний вид сплава содержит в составе шарики графита и магний. Идет на изготовление деталей, работающих при экстремальных нагрузках (механических и термических), в агрессивных средах.
Чугун
Термин чугун, получение и применение чугуна, свойства чугуна
информация о термине чугун, получение и применение чугуна, свойства чугуна, состав и марки чугуна
Содержание
Содержание
Определение термина чугун
Классификация и свойства чугуна
Чугун и его применение
— Художественное литье из чугуна. Народные промыслы и ремесла
История Каслинского чугунного литья
— Рапсодия чугуна: мифы и реальность
Прямые ссылки на материал
Определение термина чугун
Чугу́н — сплав железа с углеродом (содержанием более 2,14 %). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, никель, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок. Мировое производство чугуна в 2007 составило 953 млн тонн (в том числе в Китае — 477 млн тонн).
Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Наличие в части их сечения структуры, отличной от структуры белого чугуна, понижает эти свойства. Прочность белого чугуна снижается с увеличением содержания в нём углерода, а следовательно, и карбидов. Твёрдость белого чугуна возрастает с ростом доли карбидов в его структуре, а следовательно, и с увеличением содержания углерода.
Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой основной металлической массы. Коагуляция карбидов резко снижает твёрдость чугуна.
При растворении в карбиде железа примесей и образовании сложных карбидов твёрдость их и белого чугуна повышается. По интенсивности влияния на твёрдость белого чугуна основные и легирующие элементы располагаются в следующей последовательности, начиная с углерода, определяющего количество карбидов и интенсивнее иных элементов увеличивающего твёрдость чугуна.
Особо высокий твёрдостью НВ 800-850 обладает чугун с содержанием 0,7-1,8% бора. Белый чугун является весьма ценным материалом для деталей, работающих в условиях амортизации при очень высоких удельных давлениях и преимущественно без смазки.
Прямая зависимость между износостойкостью и твёрдостью отсутствует; твёрдость не определяет износостойкость, но должна учитываться в совокупности со структурой чугуна. Лучшей износостойкостью обладает белый чугун с тонким строением основной металлической массы, в которой в виде отдельных мелких и равномерно распределённых включений или в виде тонкой сетки расположены карбиды, фосфиды и пр.
Основным легирующим элементом при этом является хром, связывающий углерод в карбиды хрома и сложные карбиды хрома и железа.
В присутствии хрома как дополнительного компонента существенно повышается температурная стойкость карбидов в связи со значительным замедлением диффузионных процессов при комплексном легировании.
Эти характерные особенности легированного белого чугуна определили области его использования в зависимости от структуры в качестве нержавеющего и магнитного чугуна и чугуна с высоким электросопротивлением.
Чугун серый — сплав железа с графитом, который присутствует в виде пластинчатого или волокнистого графита.
Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.
Кроме углерода, серый чугун всегда содержит в себе другие элементы. Важнейшие из них это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8 %, кремния 1-4 % и марганца до 1,4 %.
Ко́вкий чугу́н — условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим.
Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига.
По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит + цементит (вторичный) + перлит. Для получения структуры феррит + углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит. Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950—1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740—720 °С), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760—720 °С).
Высокопрочный чугун — чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы.
Графит сфероидальной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а, следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).
Наиболее часто применяется для изготовления предметов торговли ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Предмета торговли и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.
В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.
Классификация и свойства чугуна.
В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.
В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.
Чугун, получаемый в доменных печах, подразделяется на передельный чугун, используемый для передела в сталь, и литейный чугун, служащий одним из основных компонентов шихты в чугунолитейном производстве.
В СССР чугун выпускают 6 марок от ЛКО до ЛК5 с содержанием углерода 3,5—4,5%, кремния 0,75—3,75%, которые по содержанию марганца делятся каждая на 3 группы, по содержанию серы — на 3 категории, по содержанию фосфора — на 4 класса. Древесноугольный чугун, выпускаемый в ограниченном количестве, содержит углерода 3,7—4,4%, кремния 1,25—2,75% и значительно меньше фосфора и серы по сравнению с коксовым чугуном. Для отливок особо высокого качества используют так называемый синтетический чугун, получаемый переплавом стальных отходов и собственного возврата и науглероживаемый графитсодержащими материалами.
Литейный чугун поставляется в чушках и входит в состав шихтовых материалов, используемых в производстве отливок из серого, ковкого, отбелённого чугуна, в том числе легированного чугуна и модифицированного чугуна.
До 70-х гг. 20 в. в доменных печах иногда выплавляли т. н. зеркальный чугун (10—25% Mn), применявшийся в качестве раскислителя при выплавке стали и для получения специальных видов чугун При использовании для выплавки чугун железных руд, содержащих Сг, никель, Ti и др. легирующие элементы, получают т. н. природнолегированные чугун При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют: в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, — на серый, белый и половинчатый (или отбелённый); в зависимости от формы включений графита — на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом; в зависимости от характера металлической основы — на перлитный, ферритный, перлитно-ферритный, аустенитный, бейнитный и мартенситный; в зависимости от назначения — на конструкционный и чугун со специальными свойствами; по химическому составу — на легированные и нелегированные.
Чугун и его применение. Серый чугун — наиболее широко применяемый вид чугун (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) — имеет включения графита пластинчатой формы. Для деталей из серого чугун характерны малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2—4 раза выше, чем у стали). Важная конструкционная особенность серого чугун — более высокое, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение. Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугун Свойства серого чугун зависят от структуры металлической основы, формы, величины, количества и характера распределения включений графита. Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, станин и т.д. Для менее ответственных деталей используют серый чугун с ферритно-перлитной металлической основой.
Белый чугун представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит) или т. н. специальных карбидов (в легированном чугун). Кристаллизация белых чугун происходит по метастабильной системе с образованием цементита и перлита. Белый чугун вследствие низких механических свойств и хрупкости имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного амортизации. Легирование белого чугун карбидообразующими элементами (Cr, W, Mo и др.) повышает его износостойкость.
Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть — в связанном в виде карбидов. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).
Ковким называется чугун в отливках, изготовленных из белого чугун и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, а образующийся графит приобретает форму хлопьев. Ковкий чугун обладает лучшей демпфирующей способностью, чем сталь, и меньшей чувствительностью к надрезам, удовлетворительно работает при низких температурах. Механические свойства ковкого чугун определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита. Металлическая основа ковкого чугун в зависимости от типа термообработки может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной. Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь. В тех случаях, когда требуется повышенная пластичность, применяют ферритный ковкий чугун Для интенсификации процесса графитизации при термообработке ковкий чугун модифицируют Te, В, Mg и др. элементами. Ковкий чугун используют в основном в автомобиле-, тракторо- и сельхозмашиностроении. Наблюдается тенденция (особенно в автомобилестроении) к замене ковкого чугун высокопрочным с шаровидным графитом с целью повышения прочности отливок, уменьшения длительности технологического цикла и упрощения технологии изготовления.
Высокопрочный чугун, характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов (в чистом виде или в составе сплавов). Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугун с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей. При чисто ферритной матрице (в литом или термообработанном состоянии) обеспечивается повышенный уровень пластичности. Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными и технологическими свойствами (жидкотекучесть, линейная усадка, обрабатываемость резанием), но по значению сосредоточенной объёмной усадки приближается к стали. Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугун Высокопрочные чугун, имеющие включения т. н. вермикулярного графита (при рассмотрении в оптическом микроскопе — утолщённые изогнутые пластины со скруглёнными краями), по свойствам занимают промежуточное положение между чугун с шаровидным и чугун с пластинчатым графитом. Этот чугун обладает хорошими технологическими свойствами при небольшой объёмной усадке и высокой теплопроводностью (почти такой же, как у серого чугун). Чугун с вермикулярным графитом применяется в дизелестроении и других областях машиностроения.
Легированные чугун Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик или придания чугун особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (никель, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.). Легирующими элементами могут служить также Mn при содержании > 2% и Si при содержании > 4%. Легированные чугун классифицируют в соответствии с содержанием основных легирующих элементов — хромистые, никелевые, алюминиевые и т.д. По степени легирования различают низколегированные (суммарное количество легирующих элементов 10%). Низколегированные чугун имеют перлитную или бейнитную структуру матрицы, среднелегированные — обычно мартенситную, высоколегированные — в большинстве случаев аустенитную или ферритную.
Чугун с 5—7% Si (силал) применяется в качестве жаростойкого материала. Чугун с 12—18% Si (ферросилид) обладает высокой коррозионной стойкостью в растворах солей, кислот (кроме соляной) и щелочей. Такой чугун, легированный молибденом (антихлор), характеризуется высокой стойкостью в соляной кислоте. Чугун кислотdash;25% Al (чугаль) обладает наибольшей по сравнению с известными чугун жаростойкостью в воздушной среде и средах, содержащих серу. В качестве износостойких наибольшее распространение получили чугун, легированные Cr (до 2,5%) и никель (до 6%) — нихарды. Аустенитные никелевые чугун, легированные Mn, Cu, Cr (нирезисты), применяются как коррозионностойкие и жаропрочные.
Маркировка чугунов. По принятой в СССР маркировке обозначения марок доменных чугун содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугун: П — передельный для кислородно-конверторного и мартеновского производства и Л — литейный для чугунолитейного производства. Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугун, выплавленного на древесном угле (ЛД). С увеличением числа в обозначении марки уменьшается содержание кремния (например, в чугун ЛК5 содержится меньше кремния, чем в чугун ЛК4). Каждая марка чугун в зависимости от содержания Mn, Р, S подразделяется соответственно на группы, классы и категории. Марки чугун литейного производства, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна: СЧ — серый чугун, ВЧ — высокопрочный, КЧ — ковкий; для антифрикционного чугун в начале марки указывается буква А (АСЧ, АВЧ, АКЧ). Цифры в обозначении марок нелегированного чугун указывают его механические свойства. Для серых чугун приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм2), например СЧ21-40. Для высокопрочного и ковкого чугун цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм2) и относительное удлинение (в %), например ВЧ60-2. Обозначение марок легированных чугун состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугун, и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1,0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов такое же, как и при обозначении сталей (см. Сталь). Пример обозначения легированных чугун: ЧН19ХЗ — чугун, содержащий
3% Cr. Если в легированном чугун регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН19ХЗШ).
В наше время практически ничего не изменилось и в промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:
1. передельный чугун — П1, П2;
2. передельный чугун для отливок — ПЛ1, ПЛ2,
3. передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3,
4. передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
5. Чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);
6. антифрикционный чугун
7. антифрикционный серый — АЧС,
8. антифрикционный высокопрочный — АЧВ,
9. антифрикционный ковкий — АЧК;
10. Чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм);
11. Чугун легированный со специальными свойствами — Ч.
Чугун в искусстве
Чугун как материал для производства художественных отливок использовался ещё средневековыми мастерами (например, в 10 в. нашей эры в Китае из чугун было отлито уникальное изваяние льва весом 100 т, не сохранилось). С 15 в. в Германии, а затем и в других странах Европы (в Российской Федерации — с конца 17 в.; см. также Каслинское литьё) художественное литьё из чугун получило особенно широкое распространение (парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр.). В 20 в. более массивное, чем бронзовое, но более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью тяжёлой массы материала и глухого тона применяется почти так же широко, как и бронзовое.
Чугун находит разнообразное применение в архитектуре (с конца 18 в.). Особенно характерно использование чугунных конструкций для зодчества 19 в. («век чугун»).
Художественное литье из чугуна. Народные промыслы и ремесла. В середине XIX века в далеком уральском поселке Касли, затерянном среди гор и озер, на небольшом чугунолитейном заводе сложилось замечательное искусство, прославившее уральских умельцев на весь мир,- художественное литье из чугуна. Неподатливый, грубоватый с виду чугун под руками уральских мастеров приобретал удивительные качества, позволившие создать вещи, по своему художественному совершенству не уступающие лучшим образцам ювелирного искусства.
Успех каслинских предметов торговли был вполне закономерен, так как они отличались не только высокими художественными качествами, но и мастерством обработки вещи в целом. И сейчас искусство каслинских мастеров стоит в одном ряду с искусством народных художественных промыслов Российской Федерации.
Истоки мастерства каслинских умельцев лежат в богатейших традициях литейного дела, в освоении лучших образцов русской классической скульптуры. Превосходные произведения чугунного художественного литья каслинских мастеров получают признание как на советских художественных выставках прикладного искусства, так и за рубежом. Приемы художественного литья из чугуна на Каслинском заводе в настоящее время мало чем отличаются от сложившихся ранее приемов. Технология изготовления скульптуры из чугуна, несмотря на некоторые особенности, близка к технологии изготовления предметов торговли из других металлов: бронзы, латуни, алюминия, серебра.
Чугунная скульптура, как бы она хорошо ни была отформована и отлита, выглядит еще незаконченной, ее поверхность требует доработки. Но стоит чеканщику, применив свой инструмент, отработать поверхность неясно выраженных мест, подчеркнуть форму волос, глаз, а также удалить ненужные выступы и впадины, как скульптура примет вид художественного произведения. Такие выдающиеся каслинские мастера-чеканщики, как М.О.Глухов, Н.А.Вихляев, П.Малышкин, Д.И.Широков и П.Козлов были не только великолепными исполнителями деталей, но и умело решали композицию в целом.
Профессии формовщика, чеканщика и специалиста по окраске чугунных предметов торговли тесно связаны между собой, взаимно дополняя друг друга. Им каспийское искусство литья и обязано своей славой, всемирной известностью. Искусство каслинского чугунного литья, в особенности скульптура, складывались в непосредственной связи с развитием русской скульптуры XIX-XX веков.
Значительное место в истории каслинского художественного литья занимал местный скульптор М.Д.Канаев. Большой заслугой его была компания при заводе художественной школы, в которой обучали молодых мастеров. Педагогическая работа М.Д.Канаева в этой школе оставила заметный след в творческой деятельности коллектива завода, что отразилось на художественных достоинствах чугунного литья.
Большое значение имело и то, что для массового денежной эмиссии предметов торговли М.Д.Канаев предложил отливать некоторые образцы классической скульптуры. Реалистический путь в искусстве, начатый в каслинской скульптуре М.Д.Канаевым, нашел свое продолжение и в творчестве молодого талантливого скульптора Н.Р.Баха. Одно из первых мест в каслинском литье занимали и занимают произведения скульптора П.К.Клодта. Популярность произведений П.К.Клодта объясняется тем, что они выполнены скульптором с большим знанием литейного дела.
Этим можно объяснить близкую связь скульптора с особенностями подхода каслинских мастеров к чугунной скульптуре. На Каслинском заводе в малом размере отливали более двадцати работ П.К.Клодта, среди них: «Конь с попоной», «Упавший всадник», «Садящийся всадник», «Кони на воле», «Конь за изгородью», «Кобыла с жеребенком», «»»бык»»» и др.
Творческому росту каслинских мастеров и улучшению технологического художественного литья способствовали произведения русского скульптора Е.А.Лансере, работавшего в мелкой камерной пластике. Верные реалистическим традициям творчества П.К.Клодта отлитые из бронзы и чугуна произведения этого скульптора принесли широкую славу каслинским мастерам.
Многие годы по моделям П.К.Клодта и Е.А.Лансере каслинские мастера изготовляют художественные вещи то в виде бытовых предметов, то в виде настольной скульптуры, и каждый раз из-под рук мастеров каслинского литья появляются произведения, новые, не похожие друг на друга. У каждого мастера, будь то формовщик, чеканщик или отделочник, свой творческий почерк, свой вкус, своя полюбившаяся манера исполнения.
Одним из замечательных умельцев XIX века был каслинский мастер-художник В.Ф.Торокин. Являясь создателем многих моделей, он был и их исполнителем, сам лепил скульптуру, отливал и чеканил ее.
В.Ф.Торокин одним из первых художников обращается к теме труда; созданные им вещи («Старуха с прялкой», «Литейщик на работе«, «Углевоз», «Крестьянин на пашне») приобретают социальную окраску и критическую направленность, свойственную русскому реалистическому искусству второй половины XIX века. В.Ф.Торокин был единственным скульптором, вышедшим из среды каслинских мастеров.
Наряду с замечательными сюжетными композициями, портретами и декоративно решенными предметами быта в Касли выполняли чугунное архитектурное литье: колонны, ограды, решетки, садовую мебель. Каслинское чугунное литье до сих пор украшает парки, сады, набережные, особняки многих городов Российской Федерации, в том числе Москвы и Ленинграда.
Сразу после установления Советской власти началось восстановление и возрождение народных художественных промыслов. По новым путям пошло развитие и каслинского чугунного художественного литья. Перед художниками и мастерами открылись новые широкие перспективы творческой работы, В 1934 году на заводе построен новый цех художественного литья. Для подготовки молодых кадров организована школа фабрично-заводского обучения.
Во второй половине 30-х годов к работе начинают привлекать видных советских скульпторов, которыми созданы новые интересные произведения. В этих работах с большой убедительностью раскрыты образ советского человека, его внутренний мир и дела. Искусство портрета становится глубже и многограннее.
Выпуск художественного литья увеличивается в Касли с каждым годом. На заводе отлиты детали для многих архитектурных сооружений городов страны, канала имени Москвы, Всесоюзной сельскохозяйственной выставки. В 1937 году Каслинский завод участвует на Всемирной выставке в Париже. На выставке были представлены работы, выполненные по прежним моделям и по моделям советских скульпторов. В ней приняли участие лучшие мастера-исполнители, В 1940 году в Москве была открыта первая в стране выставка художественного чугуна, в которой принял участие и Каслинский завод. После Великой Отечественной войны в Касли открылось специальное профессионально-техническое училище для подготовки молодого пополнения рабочих завода, в том числе формовщиков, чеканщиков и специалистов по окраске литых предметов торговли.
Каслинское художественное чугунное литье, возникнув на далеком уральском заводе, прошло большой и сложный путь своего развития и уверенно влилось в могучее русло русского народного декоративного искусства. Предмета торговли каслинских мастеров неоднократно экспонировались на отечественных и зарубежных выставках.
С коллекцией предметов торговли завода можно ознакомиться в Государственном Историческом музее, Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, Загорском государственном историко-художественном музее-заповеднике, Каслинском краеведческом музее, Свердловском краеведческом музее и картинной галерее.
История Каслинского чугунного литья.
Предметы Каслинского художественного литья поражают ощущением долголетия и прочности, если не сказать вечности, несмотря на всю хрупкость и ажурность некоторых отливок.
Достигнув замечательных успехов, каслинцы прославили на весь мир искусство уральских мастеров, превративших неподатливый мрачный чугун в чудесный материал для изящной скульптуры, радующий ум и сердце человека. Каслинские произведения дают необычайно много для внимательного глаза и неторопливого размышления.
К моменту, когда завод перешел во владение горнозаводчиков Демидовых в 1751 году, предмета торговли каслинских умельцев уже почитались в Европе и Азии.
Следующий владелец заводов, с которыми к нему перешли и земли, леса, рудники, мастеровые и рабочие люди, вольный купец I гильдии Лев Расторгуев, еще более упрочил славу самобытных предметов торговли. Начиная с 1809 года, он и его наследники привлекают в свои цеха талантливых скульпторов, художников, чеканщиков и формовщиков. Тогда же были приглашены в Касли выпускники Петербургской Академии художеств М.Канаев и Н.Бах, организовавшие заводскую художественную школу, которая позже своими талантливыми работами подняла ремесло до уровня искусства.
Рапсодия чугуна: мифы и реальность. Неадекватность воспрятия кслинского литья на антикварном рынке объяснется широкой известностью этого вида художественного металла и той мифологией, которую такая известность породила.
Каслинское художественное литье, будучи самобытным и уникальным явлением в русском прикладном искусстве, представляет большой интерес для антикварного рынка и имеет реальные перспективы занять на нем достойное место. Вместе с тем для антикваров и покупателей антиквариата этот тезис далеко не бесспорен: у операторов антикварного рынка (актикваров) и инвесторов (покупателей) нет абсолютной уверенности в художественной ценности каслинского художественного литья. Вследствие этого кажется сомнительной целесообразность вкладывания средств в его приобретение и торговлю.
Российской Федерации, ее культуры и искусства.
В постсоветсвкой Российской Федерации практическая, бытовая направленность каслинского художественного литья снова стала востребованной, а его уникальная художественная универсальность делает предметы из чугуна не только современными, созвучными художественно-стилистическим установкам «Hi-Tech», но и позволяет сохранить свою актуальность в будущем. В художественной традиции русского искусства каслинское литье занимает особое место, являясь классическим, академическим примером стиля историзм.
Для историзма первичен тираж, это его основной принцип. Поэтому художественная и денежная оценка на современном рынке антикварных предметов искусства периода историзма вызывает столь большие проблемы. Ни участники антикварного рынка,ни эксперты-искусствоведы психологически не готовы к работе с этой группой антиквариата, т.к. еще до конца не сформированы убедительные и объективные критерии оценки антикварных вещей этого времени, вещей, которые в своем подавляющем большинсктве связаны с термином «художественная промышленность» и по временным рамкам соответствует периоду середины XIX века до 1930-х годов.
С точки зрения художественных достоинств, каслинское литье эталонно как образец историзма, и в контексте именно этого стиля лежат все оценочные приоритеты этого вида прикладного искусства. При коллекционировании и собирательстве каслинского чугунного литья, при его позиционировании на антикварном рынке крайне важным становится знание того, по каким модельным образцам выполнена вещь и насколько она редка, часто ли данный предмет тиражировался, в какое время та или иная вещь сделана. Следует также учитывать качество литья, чеканки и покраски как обязательных составляющих понятия «художественная вещь» в отношении каслинских отливок.
Предметы каслинского литья, в отличии от фарфора,фаянса, стекла, текстиля и дажн бронзы, не могут быть определприоритетыем «изделие художественной промышленности», т.к. художественное чугунное литье в Каслях никогда не было не только главной продукцией завода, но и не доминировало в общем ассортименте. На заводе основным было изготовление промышленного чугуна и железа, выпуск чугунной, так называемой «опойчатой», посуды, которые и приносили основную прибыль его владельцам, а художественное литье («кабинетное») не превышало 0,25% от общего объема продукции. Это говорит не только о немногочисленности художественных предметов из чугуна, но и о том, что с коммерческой точки зрения художественное литье вряд ли представляло интерес для владельцев завода.
Если мы посмотрим на количественный рост ассортимента художественных предметов торговли в Каслях, то увидим неожиданную картину. Начиная с 1842 года, когда здесь начали делать штучные художественные предмета торговли из чугуна, и заканчивая наиболее полным прайс-листом 1913 года, максимальное количество предметов художественного литья не превышало, в среднем, 7000 штук в год, в самые лучшие времена на заводе в месяц отливали не больше 2000 вещей.
Поэтому его владельцы никогда не роассматривали художественног литье как серьезную статью своих доходов и практически никогда не выпускали полный каталожный перечень этого литья. Об этом косвенно свидетельствует и тот факт, что сегодня все известное по музейным и частным собраниямкаслинское художественное литье не способно восстановить восстановить полный каталожный ассортимент завода. Многие вещи, включенные в альбомы-каталоги завода никогда не отливались на практике, как торговый ассортимент, а только фиксировали наличие модельных образцов в ассортиментном кабинете Каслинского завода, по которым можно было сделать заказ.
О том, что продажи на выставках не очень волновали владельцев завода и рассматривались, в первую очередь, как реклама, говорит и то обстоятельство, что директор Русского отдела Стокгольмской выставки в письме в правление Кыштымских заводов, указывая на хорошую продажу представленного на выставке каслинского художественного литья, пишет: «. можно ли принимать заказы и когда они приблизительно могут быть исполнены и на каких условиях (главным образом платежи)». Учитывая, что выставка шла не один месяц, можно говорить о том, что на заводе не было соответствующего ассортимента предметов торговли и требовалось определенное время для выполнения заказа.
Каслинское художественное литье, в основном, продавалось на самом заводе, в небольшом заводском магазине в Екатерибурге (магазин Захо), в магазине при Главном Управлении Кыштымских заводов в Санкт-ПетербургеЮ на ярмарках в Нижнем Новгороде, Троицке, Самаре, Саратове, Царицыне, т.е. в тех городах, куда поступала основная заводская продукция. Также местом продаж каслинских предметов торговли были Всероссийские художественно-промышленные и Всемирные выставки. Специально за границу художественное литье Каслей не поставлялось.
Настало время участникам современного отечественного антикварного рынка отказаться от стереотипов в отношении художественного наследия Каслей. Этого литья осталось немного, и игнорирование каслинского художественного литья может спровоцировать такую же ситуацию, как в свое время с русской бронзовой малой скульптурной пластикой, когда прогноз о повышении интереса к ней и росте цен на нее остался без внимания.
Источники
ВикиПедия – свободная энциклопедия
ВикиЗнание – свободная энциклопедия
Словари и энциклопедии на Академике
Мир словарей – коллекция словарей и энциклопедий.
Synonims – словарь синонимов
ANTIQUESHOP- антикварный интернет магазин.
Большая Советская Энциклопедия (БСЭ)
Ремесленничество Российской Федерации – информационный портал поддержки ремесел и народных промыслов Российской Федерации