Сравниваем серый и белый чугун | Важные отличия

Обновлено: 08.11.2022 16:01:42

Чугун – это один из самых известных материалов для производства литых изделий. Он характеризуется прочностью, хорошей износоустойчивостью, теплопроводностью и другими привлекательными эксплуатационными качествами. Вот только он сам по себе – не металл. Это сплав.

По нормативам этот материал являет собой сплав железа с углеродом. Металлической части в нём не менее 90%, неметаллической – до 6,67%. Кроме непосредственно углерода, сплав может включать и другие примеси – марганец, фосфор, кремний и так далее. От процентного соотношения этих включений зависит не только марка, но и физико-химические свойства.

Так, наиболее широко применяются белый и серый чугуны. Они как раз различаются процентом содержания углерода в составе. И из-за этого эксплуатационные свойства также разнятся.

В этой статье мы разберёмся, в чём разница между серым и белым чугуном – и что лучше использовать в тех или иных целях.

«Серый» чугун

серый чугун

Серый чугун содержит до 3,5% углерода в своём составе. Причём этот неметалл представлен в графитовой своей форме (то есть в виде гексагональных пластинчатых двумерных кристаллов). Кроме того, ГОСТ 1412 предусматривает включение в состав таких веществ, как:

  1. Кремний (до 2,5%). Улучшает литейные свойства, повышает мягкость, но при этом находится в недостаточных для снижения устойчивости к деформациям пропорциях;

  2. Марганец (до 0,8%). Повышает прочность, формирует устойчивые внутренние напряжения, которые увеличивают устойчивость к внешним механическим воздействиям;

  3. Фосфор (до 0,3%). Вредная примесь, от которой, тем не менее, не удаётся полностью избавиться при производстве. Впрочем, концентрация её в «сером» минимальны.

В целом состав материала обеспечивает превосходную устойчивость и износостойкость. Именно поэтому он наиболее широко используется в тяжёлом машиностроении для производства деталей, не подвергающихся ударным воздействиям. Также его применяют для изготовления конструкционных элементов станков.

Интересной особенностью «серого» является его текучесть при литье. Поэтому ещё одна сфера его применения – это изготовление художественных изделий. Различные чугунные заборы со сложной геометрией и текстурой, элементы витражей и декоративные изделия – всё это изготавливается именно из данного сплава.

Кроме того, он податлив для обработки резанием.

С другой стороны, механическая прочность его достаточно средняя. При ударных нагрузках и подобных воздействиях деталь может треснуть или расколоться. Его редко используют для отливки «ответственных» функциональных узлов и конструкционных элементов, что также обусловлено небольшой прочностью.

Зато «серый материал» устойчив к сжатию и выдерживает даже серьёзные нагрузки. Как следствие, он используется в производстве колонн, канализационных, водопроводных и отопительных труб, станин станков и поршней двигателей.

Достоинства

  • Прочность на сжатие, позволяющая использовать детали под нагрузкой;

  • Механическая устойчивость и износостойкость;

  • Текучесть при литье.

Недостатки

  • Низкая прочность, из-за чего конструкция плохо переносит ударные нагрузки;

  • Средняя теплопроводность;

  • Средняя термоустойчивость.

В бытовой среде серый чугун практически не применяется, да и в производстве он чаще используется для дальнейшего преобразования в ковкие, износостойкие и пластичные варианты. После легирования другими примесями он также может использоваться для изготовления посуды.

«Белый» чугун

«Белый» чугун

Белый чугун – железоуглеродный сплав, в котором весь углерод находится в связанном состоянии (в виде цементита Fe3C). Содержание данного неметалла – до 3,8%. И это значительно изменяет эксплуатационные свойства материала. Других примесей, к слову, практически нет.

Белый чугун характеризуется твёрдостью – и при этом он очень хрупкий. Разрушение или деформация изготовленного из него изделия может произойти вследствие как механических, так и термических внешних факторов. Кроме того, данный сплав практически не обладает важными для производства конечных продуктов качествами.

Так, он не пластичен, плохо поддаётся литью, устойчив к резанию и ковке. Из-за этого изготовить из него предметы сложной геометрии или малых размеров не представляется возможным.

Да и сам по себе «белый материал» практически не используется в производстве. Он служит основой для других сплавов – включая высокопрочный и ковкий. Кроме того, его очень часто переделывают в сталь – соединения железа с углеродом в малых количествах (до 0,6%) и другими постоянными либо легирующими примесями.

Итак, подведём итоги.

Достоинства

  • Чистота материала (малое содержание сторонних примесей);

  • Прочность, не поддаётся резанию и другим деформирующим воздействиям;

  • Износоустойчивость.

Недостатки

  • Крайне низкие эксплуатационные качества, практически не поддаётся обработке;

  • Малая текучесть, вследствие чего сложен в литье;

  • Хрупкость, легко трескается и разрушается даже при незначительных ударных воздействиях.

Все эти недостатки делают белый чугун неподходящим для использования ни в машиностроении, ни в других сферах. Поэтому он практически нигде и не применяется. Зато на его основе с легированием сторонними примесями или, напротив, очисткой получают другие практичные и широко использующими сплавы.

Что лучше – серый или белый чугун?

чугун

Итак, «серый» текуч, прочен и механически устойчив, но легко повреждается резанием и не всегда переносит ударные нагрузки. Белый, в свою очередь, напротив – практически не повреждается резанием, но при этом очень хрупок, не пластичен, не текуч и в принципе не применяется в чистом своём виде.

Но этим разница между материалами не ограничивается.

Сорт 

Серый 

Белый 

Содержание и форма углерода

До 3,5% в виде графита

До 3,8% в виде цементита (соединения Fe3C)

Полезные примеси

Кремний (до 2,5%), марганец (до 0,8%)

Нет

Механическая прочность (способность переносить единичные ударные нагрузки)

Высокая (но недостаточно для производства «ответственных» конструкционных узлов)

Низкая

Хрупкость (насколько высок риск раскола при ударе или температурном перепаде)

Средняя

Высокая

Твёрдость (способность выдерживать режущие нагрузки)

Средняя

Максимальная среди всех чугунных сплавов

Текучесть (способность принимать сложные формы при литье)

Высокая

Низкая

Устойчивость к сжатию

Высокая

Низкая (обусловлено хрупкостью)

Пластичность (способность деформироваться при ковке или постоянных механических нагрузках)

Средняя

Низкая

Износостойкость (способность сохранять форму и эксплуатационные качества при постоянных, периодических или регулярных ударных нагрузках)

Выше среднего

Низкая



В целом белый чугун практически не используется в производстве конечных изделий. Он – сырьё для других сплавов, включая сталь. А вот серый применяется достаточно широко. Но в бытовой сфере проще «встретить» легированный или специально подготовленный – например, высокопрочный, антифрикционный или ковкий чугуны.


Оцените статью

 
Всего голосов: 0, рейтинг: 0
Комментарии
Загрузка комментариев...