Сталь и чугун

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики  стали

Плотность: 7700—7900 кг/м³,

Удельный вес: 75500—77500 Н/м³ (7700—7900 кгс/м³ в системе  МКГСС),

Удельная теплоемкость при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C) (110 кал/(кг·°C)),

Температура плавления: 1450—1520 °C,

Удельная теплота  плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг),

Коэффициент теплопроводности при температуре 100 °C 

Хромоникельвольфрамовая сталь 15,5 Вт/(м·К)

Хромистая сталь 22,4 Вт/(м·К)

Молибденовая  сталь 41,9 Вт/(м·К)

Углеродистая  сталь (марка 30) 50,2 Вт/(м·К)

Углеродистая  сталь (марка 15) 54,4 Вт/(м·К)

Коэффициент линейного  теплового расширения при температуре  около 20 °C:сталь Ст3 (марка 20)  1/°C

сталь нержавеющая  1/°C

Предел прочности  стали при растяжении:сталь для  конструкций 373—412 МПа

сталь кремнехромомарганцовистая 1,52 ГПа

сталь машиностроительная (углеродистая) 314—785 МПа

сталь рельсовая 690—785 Мпа

 

Физические свойства

плотность ρ ≈ 7,86 г / см3; коэффициент линейного  теплового расширения α = 11 … 13 · 10−6 K−1;

коэффициент теплопроводности k = 58 Вт / (м · K);

модуль Юнга E = 210 ГПа;

модуль сдвига G = 80 ГПа;

коэффициент Пуассона ν = 0,28 … 0,30;

удельное сопротивление (20 ° C , 0,37-0,42 % углерода) = 1,71 · 10−7 Ом ·  м

 

 

 

 

Чугун

 

Чугу́н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний). 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, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

 

Виды чугуна

 

Белый чугун

В белом чугуне весь углерод  находится в виде цементита. Структура  такого чугуна — перлит, ледебурит  и цементит. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета  излома

 

Серый чугун.

Серый чугун это сплав  железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов  большая часть или весь углерод  находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия  графита имеет серый цвет.

 

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая  основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркируется ковкий чугун  двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число —  относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

 

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун имеет  в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет  металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.

 

Половинчатый  чугун

В половинчатом чугуне часть  углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит  и пластинчатый графит.

 

 

Классификация

 

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.

 

В промышленности разновидности чугуна маркируются  следующим образом:

передельный чугун  — П1, П2;

передельный чугун  для отливок (передельно-литейный) —  ПЛ1, ПЛ2,

передельный фосфористый  чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3,

передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;

чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);

антифрикционный чугун 

антифрикционный серый — АЧС,

антифрикционный высокопрочный — АЧВ,

антифрикционный ковкий — АЧК;

чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры  после букв «ВЧ» означают временное  сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлиненние(%);

чугун легированный со специальными свойствами — Ч.