Все о белом чугуне
Белый чугун – популярная разновидность металла, которая отличается своей уникальной структурой. Такое название металл получил из-за особых цвета и блеска, которые можно очень хорошо увидеть в процессе излома. Данный блеск появляется потому, что в составе материала нет никаких включений графита, что положительно сказывается на его прочностных характеристиках. В общем соотношении графит составляет не более 0,3 процентов. Именно поэтому найти в его в белом чугуне можно только посредством профессионального анализа или же в процессе изучения химических составляющих металла.
Что это такое?
Белый чугун благодаря своим уникальным свойствам пользуется большой популярностью и спросом. Если сравнивать его с другими металлами, то он отличается следующими характеристиками:
- высокий уровень твердости и удельного сопротивления, что позволяет использовать его в процессе производства различных деталей, которые подвергаются повышенному износу;
- отличные литейные характеристики и минимальная тепловая стойкость, что выгодно выделяет его на фоне обычного чугуна;
- усадка, которая не превышает 2%;
- высокая стойкость к износу: даже при активном использовании изделие, которое изготовлено из белого чугуна, сможет на протяжении долгого времени сохранять свои свойства.
Отличительная особенность данного металла также заключается в том, что весьма стоек к коррозии. Более того, если в структуре представлены карбиды, то даже при добавлении серной кислоты металл сможет справиться с ее воздействием.
Наиболее стойкими к высоким температурам и механическим повреждением являются белые чугуны, в составе которых минимальный процент углерода. Именно благодаря этому удается добиться максимальной прочности, что и способствует защите от воздействия перепадов температур и появления трещин.
Сравнение с серым чугуном
Отличительная особенность белого чугуна заключается в том, что здесь намного меньше углерода, чем в сером варианте. Это обеспечивает лучшую твердость и отличное удельное сопротивление материала. Кроме того, белый чугун отличается своей хрупкостью, благодаря чему его можно использовать даже для предметов, которые подвергаются воздействию высоких температур.
Ещё одно отличие белого чугуна от серого заключается в особенностях обработки. Слишком большая хрупкость делает невозможным использование механических аппаратов, которые способны навредить целостности и структуре материала.
Механические свойства
Вне зависимости от особенностей чугунного сплава он характеризуется прочностью и хрупкостью. Именно поэтому среди основных положительных характеристик данного материала можно отметить следующее.
- Высокий уровень твердости, что в значительной степени усложняет процесс обработки детали. Например, порезать материал при помощи обычных инструментов не получится, в результате чего необходимо привлекать дополнительные агрегаты.
- Высокий уровень удельного сопротивления и отличная стойкость к износу. Даже при использовании в агрессивной среде данный материал продолжает сохранять свою структуру, а изделие в полной степени выполняет возложенные на него функции.
- Способность справляться с экстремальными температурами и их перепадами.
- Способность противостоять процессу коррозии, даже если в среде имеются различные кислоты.
Следует отметить, что белый чугун, в котором минимальное количество углерода, более предпочтителен для использования в агрессивной среде. Кроме того, благодаря данному свойству удается снизить количество трещин в процессе обработки металла.
Что касается недостатков, то белый чугун характеризуется минимальными литейными свойствами. Это приводит к тому, что наблюдается плохое заполнение форм во время отлива, в результате чего при использовании появляются различные трещины. Данный материал также достаточно сильно усаживается при обработке, а усадка в некоторых случаях может достигать 2%. Всё это приводит к тому, что белый чугун не может похвастаться стойкостью к механическим воздействиям и повреждениям. Именно поэтому специалисты советуют использовать данный материал только в том случае, если изделие не будет постоянно подвергаться воздействию внешней среды. Например, если на регулярной основе нагревать и охлаждать белый чугун, то трещины будут только увеличиваться, пока материал не придёт в негодность.
Виды
На современном рынке представлено несколько разновидностей белого чугуна, которые отличаются своими характеристиками, особенностями изготовления и использования.
Обыкновенный
Обыкновенный белый чугун характеризуется тем, что в его состав входит минимальное количество углерода, а еще здесь практически нет добавок. Его можно использовать в процессе создания деталей для оборудования, которые не подвергаются слишком большому механическому воздействию.
Жаропрочный
Отличительная особенность подобных материалов состоит в том, что они способны справляться с повышенными температурами, что выгодно их выделяет на фоне серого чугуна. Именно поэтому такие материалы активно используются в процессе создания деталей контактных аппаратов для химического оборудования, а также изделий, которые работают в газовых средах. Благодаря своим уникальным характеристикам жаростойкий чугун способен справляться с высокими и чрезвычайно высокими температурами.
Легированный
Это особый вид белого чугуна, который содержит специальные легирующие вещества. Благодаря ним удается добиться максимальных износостойкости и прочности, а также обеспечить высокую коррозионную стойкость материала. Даже при активном использовании в агрессивной среде среди кислот и других подобных растворов можно не переживать за то, что материал подвергнется процессу коррозии и начнет терять свои свойства. В зависимости от целей производители белого чугуна могут добавлять хром, никель, кремний, алюминий и другие вещества. В данном случае все зависит от того, какие именно свойства необходимы для конечного продукта.
Главная особенность легированного белого чугуна заключается в том, что благодаря своим улучшенным свойствам он может похвастаться невероятной прочностью. Именно поэтому он активно используется для производства турбин, создания мельниц и элементов для печей. Благодаря тому, что материал проходит обработку в специальных печах, удается довести его до оптимального технического состояния, что гарантирует надежность конечного изделия. Отливы, которые производятся из белого чугуна, обжигаются в специальных печах, что позволяет стабилизировать необходимые размеры и не допустить появления напряжения внутри. Из-за того, что температура отжига слишком высокая, нагрев происходит очень медленно.
Для того чтобы определить, какие легирующие компоненты добавлялись при производстве материала, необходимо обращать внимание на маркировку изделия. В названии будут цифры, благодаря которым можно понять, сколько примесей в составе белого чугуна.
Нержавеющий
Нержавеющий белый чугун также называют высокопрочным и фазовым, так как он способен справляться практически с любыми внешними воздействиями. Отличительная особенность данного материала заключается в том, что в его микроструктуре присутствует графит, что и обеспечивает отличные прочностные характеристики. Данный материал активно применяется во многих сферах, даже для создания кованой стали, а также при бесцветной ковке. Отличные механические свойства материала позволяют обеспечить его широкое использование при создании цилиндров, компрессоров и труб в машиностроении. По своим механическим свойствам подобные материалы в значительной степени превосходят серый чугун, так как способны справляться с воздействием кислот, коррозии, а также механических нагрузок.
Расшифровка маркировки
Для маркировки данного материала используются буквы русского алфавита и цифры. Если материал включает в себя определенные примеси и добавки, то маркировка будет начинаться с буквы «Ч». Если в составе имеются определенные легирующие добавки, которые обеспечивают отличные прочностные характеристики изделия, то догадаться об этом можно по наличию букв «П», «ПЛ», «ПФ» и «ПВК». Они также являются свидетельством того, что в состав материала входит кремний. Металл, который характеризуется своей повышенной стойкостью к износу, обязательно будет маркироваться буквой «И». Кроме того, наличие в маркировке буквы «Ш» означает, что в состав продукта входит графит.
Пристальное внимание также необходимо обращать на цифры, которые указываются в маркировке, ведь именно они указывают на количество добавленных примесей, которые входят в состав данного материала.
Область применения
Высокие прочностные свойства материала обеспечивают ему возможность использования практически в любой сфере. Благодаря своим уникальным характеристикам белый чугун активно применяется при производстве станков, механизмов для морского транспорта, двигателей, а также оборудования в области горной добычи. Основная проблема заключается в том, что этот материал достаточно твердый и хрупкий одновременно, что существенно усложняет процесс его обработки. Именно поэтому необходимо использовать особое оборудование и обладать профессиональными навыками для безопасной работы.
Одними из наиболее популярных на сегодняшний день являются отбеленные разновидности чугуна, которые включают в себя карбиды в свободном состоянии. Они могут похвастаться высокой степенью устойчивости к износу, поэтому активно используются в процессе создания тормозных колодок. Дело в том, что наличие подобных химических веществ обеспечивает стойкость к сухому трению, что имеет первостепенное значение в работе тормозной системы.
Белый чугун также применяется для получения других видов металлов. Например, при необходимости получить ковкий чугун следует провести термическую обработку материала, во время которой происходит процесс избавления от графитов и снижение количества углеродов. Кроме того, в составе подобного материала будут смеси перлита и цементита. Благодаря тому, что заготовки пропускаются через специальные камеры с высокими температурами, удаётся добиться оптимального соотношения надежности и прочности.
Таким образом, белый чугун представляет собой уникальный материал, который отличается своей хрупкостью, надежностью и твердостью. Особенные свойства данного материала делают его обработку достаточно сложной, поэтому для этого необходимо будет использовать специальное оборудование и обладать профессиональными навыками. Выбирая эвтектический, доэвтектический и заэвтектический чугун, стоит обязательно обращать внимание на количество свободных карбидов внутри материала, а также на марки, структурные составляющие.
Необходимо также иметь знания о том, как получают материал, как проводят его отбеливание.