Чугунени свойства
Чугунът е комбинация от желязо и въглерод. Сред основните свойства са масата, формата, обемът и разпределението на графитните примеси. В състояние на термодинамично равновесие структурата на желязо-въглеродните сплави може да бъде описана чрез диаграма. По време на модификацията на състава се променят следните промени:
• температура на евтектиката (о С) Т = 1135 + 5 * Si - 35 * P - 2 * Mn + 4 * Cr;
• насищане на евтектиката с въглерод (%) С = 4,3 - 0,3 * (Si + P) - 0,04 * Ni - 0,07 * Cr;
• температура на евтектоидна трансформация (о С) T = 723 + 20 * Si + 8 * Cr - 30 * Ni - 10 * Cu - 20 * Mn;
• насищане на евтектоида с въглерод (%) C = 0,8 - 0,15 * Si - 0,8 * Ni - 0,05 * (Cr + Mn).
Поставянето на критичните точки зависи от степента на нагряване - в случай на охлаждане те се движат леко надолу. Установени са най-точните прости формули за преобладаващия брой класове чугун, които не съдържат легиращи компоненти:
• насищане на евтектиката с въглерод C = 4,3 - 0,3 * (Si + P);
• насищане на евтектоида с въглерод C = 0,8 - 0,15 * Si.
Ефектът на съединенията върху структурата може да се види в таблица 1. Коефициентите, които определят условния графитизиращ ефект, могат да бъдат взети предвид само в случай на наличие на въглерод (С) (около 3%) и силиций (Si) (около 2%).
Таблица 1. Ориентировъчно влияние на елементите върху структурата на чугуна
Относително графитизиращо действие
На основната метална маса
В твърдо състояние
Намаляване на съдържанието на перлит
Увеличаване на количеството и консолидация
Намаляване на съдържанието на перлит
Увеличаване на количеството и консолидация
повече от 0,8
повече от 1,0
Раздробяване на перлит
Образуване на манганов сулфид
Слабо смилане
Същото, но намаляване на сумата
Образуване на манганов сулфид
Същото, но намаляване на сумата
Увеличаване на количеството и ниско смачкване
Намалено количество и ниско смачкване
Смилане на перлит. Образуване на иглена структура
Намаляване на количеството. Значително смилане
Намаляване на количеството. Значително смилане
Намаляване на съдържанието на перлит
Увеличаване на количеството и консолидация
Най-важните показатели за физико-механичните свойства на микроструктурата на чугуна могат да бъдат намерени в табл. 2, физични свойства - в табл. 3. Посочено в 3-та таблица. специфичното тегло може да варира значително поради колебанията в обема на комбинирания въглерод и промените в броя на порите. Специфичното тегло на чугуна по време на топенето му е 7 ± 0,1 g/cm 3. При добавяне на различни прости примеси той намалява. Коефициентът на топлинно разширение, посочен в таблица 3, се влияе от структурата на чугуна.
Силно необратимо увеличение на обема настъпва, когато температурата се промени, при което във физическата система настъпва равновесен фазов преход. Индикаторът може да достигне 30%, но често не надвишава 3% при нагряване до 500 ° С. Увеличаването на обема се улеснява от компонентите, които образуват графит, и компонентите, които образуват карбиди, както и покритието от чугун чрез емайлиране, метализация и поцинковане, пречат.
Таблица 2. Физични и механични свойства на конструктивните съставки на нелегиран чугун
Специфично тегло g/cm 3
Коефициент на термично линейно разширение a * 10 - в 1/о С при температури 20 -100 о С
Топлинен капацитет в кал/G * o C при температура в o C
Топлопроводимост в кал/см * сек о С
Електрическо съпротивление в μOhm 9 cm
Максимална якост на опън σ в kg/mm 2
Индексът на топлинната мощност на чугуна от специфичен състав може да бъде зададен съгласно закона за смесването, като се използва информацията, дадена в таблица 2. Той може да бъде равен на 0,00018 kcal/(g • o C), когато температурата преодолее фазовия преход праг, до точката на топене. След преодоляване на точката на топене - 0,00023 ± 0,00003 kcal/(g · около C). Термичният ефект по време на втвърдяването е 0,055 ± 0,005 kcal/g, а в случай на евтектоидно разлагане на аустенита, той се определя от обема на включения перлит и може да достигне 0,0215 ± 0,0015 kcal/g при евтектоидна концентрация от 0,8% Cd.
Топлинният капацитет на единица обем от това вещество може да се използва за мащабни изчисления: за чугун в твърдо състояние - приблизително 0,001 kcal/cm 3 o C и в течно състояние - 0,0015 kcal/cm 3 o C.
Топлопроводимостта не може да бъде установена по закона на смесването; посочени в табл. 2, неговите показатели за елементи с увеличаване на размера им в дисперсни системи намаляват. Типичните стойности на топлопроводимостта са показани в табл. 3. Ролята на компонентите, включени в чугуна, за изменението на топлопроводимостта може да се види в отклоненията в нивото на графитизация. Топлопроводимостта на желязото намалява с увеличаване на обема на различни добавки, включени в него.