Чугун это черный металл: Что относится к черным металлам

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности. *

Чугун

Чугуны обычно содержат 2-4 мас.% Углерода с высокой концентрацией кремния и большей концентрацией примесей, чем стали. Углеродный эквивалент (CE) чугуна помогает различить серый чугун, который остывает до микроструктуры, содержащей графит, и белый чугун, где углерод присутствует в основном в виде цементита. Углеродный эквивалент определяется как:

Высокая скорость охлаждения и низкий углеродный эквивалент благоприятствуют образованию белого чугуна, тогда как низкая скорость охлаждения или высокий углеродный эквивалент способствует образованию серого чугуна.

Во время затвердевания большая часть углерода выпадает в виде графита или цементита. Когда затвердевание только что завершено, осажденная фаза погружается в матрицу аустенита, которая имеет равновесную концентрацию углерода около 2 мас.%. При дальнейшем охлаждении концентрация углерода в аустените уменьшается по мере того, как из твердого раствора выпадает больше цементита или графита. В случае обычных чугунов аустенит затем разлагается на перлит при температуре эвтектоида.Однако в серых чугунах, если скорость охлаждения за счет температуры эвтектоида достаточно мала, то получается полностью ферритная матрица с отложением избыточного углерода на уже существующем графите.

Белый чугун твердый и хрупкий; их нелегко обработать.

Фазовая диаграмма железо-углерод, показывающая эвтектические и эвтектоидные реакции. Воспроизведено с разрешения Jud Ready из Технологического института Джорджии. Объединенное студенческое отделение ASM / TMS.

Серый чугун более мягкий с микроструктурой графита в матрице из преобразованного аустенита и цементита. Чешуйки графита, которые представляют собой трехмерные розетки, имеют низкую плотность и, следовательно, компенсируют сжатие при замерзании, что дает хорошие отливки без пористости.

Чешуйки графита обладают хорошими демпфирующими характеристиками и хорошей обрабатываемостью (потому что графит действует как стружколом и смазывает режущие инструменты. В приложениях, связанных с износом, графит полезен, потому что он помогает удерживать смазку.Однако чешуйки графита также являются концентраторами напряжений, что снижает ударную вязкость. Таким образом, рекомендуемое прилагаемое растягивающее напряжение составляет лишь четверть его фактического предела прочности на разрыв.

Известно, что сера в чугунах способствует образованию чешуек графита. Графит можно заставить осаждаться в сфероидальной форме, удаляя серу из расплава с использованием небольшого количества карбида кальция. После этого следует небольшое количество магния или церия, которые отравляют предпочтительные направления роста и, следовательно, приводят к изотропному росту, в результате чего образуются сфероиды графита.Обработка кальцием необходима перед добавлением магния, поскольку последний также имеет сродство как к сере, так и к кислороду, тогда как его способность к сфероидизации зависит от его присутствия в растворе в жидком железе. Магний часто добавляют в виде сплава с железом и кремнием (Fe-Si-Mg), а не в виде чистого магния.

Однако магний имеет тенденцию способствовать осаждению цементита, поэтому также добавляют кремний (в форме ферросилиния), чтобы обеспечить осаждение углерода в виде графита.Ферросилиний известен как модификатор .

Чугун с шаровидным графитом обладает превосходной вязкостью и широко используется, например, в коленчатых валах.

Последний прорыв в производстве чугунов заключается в том, что матрица чугуна с шаровидным графитом представляет собой не перлит, а бейнит. Это приводит к значительному повышению прочности и прочности. Бейнит получают путем изотермического превращения аустенита при температурах ниже той, при которой образуется перлит.

Вы можете щелкнуть изображения, чтобы увеличить их. Также можно загружать изображения с очень высоким разрешением (6 Мбайт каждое), а также кристаллические структуры феррита, цементита, графита и аустенита.

Серый чугун, Fe-3,2C-2,5Si мас. %, Содержащий чешуйки графита в перлитной матрице. Пятнистые белые области представляют собой фосфидную эвтектику.Травка: Nital 2%	Серый чугун, Fe-3,2C-2,5Si мас.%, Содержащий чешуйки графита в перлитной матрице. Пластинчатая структура перлита может быть разделена на вид, состоящий из чередующихся слоев цементита и феррита. Пятнистые белые области представляют собой фосфидную эвтектику. Травка: Nital 2%

Химический состав чугуна аналогичен составу серого чугуна, но с 0.05 мас.% Магния. Все образцы протравлены с использованием 2% нитала.

Иллюстрация пластичности чугуна с шаровидным графитом. Фотография воспроизведена из журнала Physical Metallurgy of Engineering Materials Э. Р. Петти с разрешения Института материалов.	Чугун с шаровидным графитом, Fe-3,2C-2,5Si-0,05Mg мас.%, Содержащий вкрапления графита в перлитной матрице.Один из конкреций окружен ферритом просто потому, что область вокруг конкреции обезуглерожена в виде углеродных отложений на графите. Травка: Nital 2%

Чугун с шаровидным графитом обычно имеет перлитную матрицу. Однако отжиг вызывает осаждение углерода в перлите на имеющийся графит или образование дополнительных мелких частиц графита, оставляя после себя ферритную матрицу.Это придает утюгу еще большую пластичность. Все образцы протравлены с использованием 2% нитала.

Графитовые конкреции в ферритной матрице.	Графитовые узелки в ферритной матрице. Также виден углерод, отложившийся во время отпуска. Травка: Nital 2%

Химический состав чугуна — Fe-3.52C-2,51Si-0,49Mn-0,15Mo-0,31Cu мас.%. Все образцы протравлены с использованием 2% нитала. Цветные микрофотографии получают путем первого травления 2% ниталем с последующей термообработкой металлографического образца на открытом воздухе при 270 ^o C в течение 3 часов. Это окисляет образец и дает интерференционные цвета, зависящие от фазы.

Ковкий чугун в литом состоянии. Конкреции графита, перлита (темные островки) и феррита (светлый фон).Травка: Nital 2%	Ковкий чугун в литом состоянии. Конкреции графита, перлита (темные островки) и феррита (светлый фон). Травка: Nital 2%
Аустенизация 950 ° C, аустенизация 350 ° C в течение 64 мин.	Аустенизация при 950 ° C, аустенизация при 350 ° C в течение 64 мин.

На следующих изображениях автомобильные компоненты из закаленного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом предоставлены Институтом инженеров по литью металлов.Чтобы избежать деформации, коленчатый вал спортивного автомобиля TVR подвергается грубой механической обработке после литья, термообработке для получения бейнитной микроструктуры, а затем соответствующей механической обработке. Сообщается, что он обладает отличными усталостными свойствами; его демпфирующие характеристики из-за графита снижают шум двигателя.

Рычаг подвески Ford Mustang был изготовлен из закаленного высокопрочного чугуна с целью снижения веса, шума и стоимости. Он был разработан с использованием моделирования методом конечных элементов для оптимизации прочности и жесткости.Были рассмотрены алюминиевые сплавы, но они были отвергнуты, поскольку в этом случае компонент занимал бы гораздо больше места из-за их меньшей прочности.

Рычаг подвески прицепа грузовика изначально был изготовлен из сварной стали для использования при транспортировке по суровой австралийской глубинке. Они вышли из строя на сварных швах и были связаны с деформациями, которые привели к ускоренному износу шин. Подвеска, изготовленная из литого высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, оказалась намного более прочной.

TVR Tuscan Speed ​​6, высокопроизводительный спортивный автомобиль с закаленным коленчатым валом из ковкого чугуна.	Коленчатый вал из закаленного высокопрочного чугуна для спортивного автомобиля TVR.
Рычаг подвески из высокопрочного чугуна для Ford Mustang Cobra	Рычаг подвески прицепа грузовика, изготовленный из закаленного высокопрочного чугуна, компания Steele and Lincoln Foundry.

Чугун Blackheart получают путем нагревания белого чугуна при температуре 900-950 ^o C в течение многих дней перед медленным охлаждением.Это приводит к микроструктуре, содержащей нерегулярные, хотя и равноосные узелки графита в ферритной матрице. Термин «черное сердце» происходит от того факта, что поверхность излома имеет серый или черный цвет из-за присутствия графита на поверхности. Целью термической обработки является повышение пластичности чугуна. Однако этот процесс в настоящее время устарел, поскольку сфероидальный графит может быть получен непосредственно при отливке путем модифицирования магнием или церием. Все образцы протравлены с использованием 2% нитала.

Чугун Blackheart.	Чугун Черное Сердце. Травка: Nital 2%

Этот чугун используется в случаях, когда желательна очень высокая износостойкость. Например, при сильном дроблении горных пород и полезных ископаемых. Он содержит комбинацию очень прочных карбидообразующих легирующих элементов.Следовательно, его химический состав составляет Fe-2,6C-17Cr-2Mo-2Ni мас.%.

Все образцы травятся с использованием реактива Виллелы, который представляет собой смесь пикриновой кислоты, соляной кислоты и этанола. Материал, из которого были получены эти микрофотографии, был любезно предоставлен доктором Арнольдо Бедолла-Хакуинде из Мексики. Подробная информация о чугуне опубликована в International Journal of Cast Metals Research, 13 (2001) 343-361.

Белая фаза представляет собой богатый хромом карбид, известный как M 7 C 3 . Матрица состоит из дендритов аустенита, некоторые из которых могли преобразоваться в мартенсит. Также могут быть относительно небольшие количества карбидов других сплавов.	Белая фаза представляет собой богатый хромом карбид, известный как M 7 C 3 . Матрица состоит из дендритов аустенита, некоторые из которых могли преобразоваться в мартенсит. Также могут быть относительно небольшие количества карбидов других сплавов.

Процесс литья никогда не бывает идеальным, особенно при работе с крупными деталями.Вместо того чтобы списывать дефектные отливки, их часто можно отремонтировать сваркой. Естественно, очень высокая концентрация углерода в типичных чугунах вызывает трудности из-за введения хрупкого мартенсита в зону термического влияния сварного шва. Поэтому необходимо предварительно нагреть до температуры около 450 ° C с последующим медленным охлаждением после сварки, чтобы избежать растрескивания.

Материалы, используемые в качестве наполнителей во время сварки, обычно содержат большие концентрации никеля, поэтому получаемый аустенитный металл сварного шва нечувствителен к улавливанию углерода из чугуна.Отложения мягкие и могут быть обработаны для придания необходимой формы и отделки. Конечно, никель дорог, поэтому при крупном ремонте сварной зазор сначала покрывается («смазывается маслом») наполнителем, богатым никелем, а затем оставшийся зазор заполняется менее дорогим присадочным металлом из мягкой стали.

Первый в мире железный мост 1779 года. Вся конструкция сделана из чугуна. Фотографии любезно предоставлены Ёкота Томоюки и семьей.

жетон полпенни Коулбрукдейла, 1792 год

На фотографиях ниже изображен жетон в полпенни, отчеканенный в 1792 году, на одной стороне которого изображен корабль, проходящий под первым в мире железным мостом. Железная руда и уголь транспортировались по каналу, но металлургический завод в Кетли находился на 22 м выше этого канала. Так была построена «наклонная плоскость» (2-е изображение), чтобы лодки можно было поднимать через люльку и шлюз в верхнюю часть канала, ведущего к металлургическому заводу.

Токен предоставлен Майклом Куком.

Чугун имеет «твердый вид» и привлекательный внешний вид. Есть много традиционных применений чугуна.

Следующие фотографии были любезно предоставлены Беном Деннисом-Смитером, Фрэнком Кларком и Мохамедом Шерифом.

Следующие фотографии были любезно предоставлены Джимом Чарльзом.

Образцы деталей из чугуна и окружающей среды

Фотографии любезно предоставлены Мэтью Питом

Чугун, Буэнос-Айрес, Аргентина

Puerot Madero, Буэнос-Айрес, Аргентина	Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина. Массивные чугунные причалы украшают берег, сделанные на литейном заводе в Кардиффе, Уэльс, Великобритания.	Пуэрот-Мадеро, Буэнос-Айрес, Аргентина. Массивные чугунные причалы украшают берег, сделанные на литейном заводе в Кардиффе, Уэльс, Великобритания.
Puerot Madero, Буэнос-Айрес, Аргентина	Мост женщины (Пуэнте-де-ла-Мухер), Буэнос-Айрес, Аргентина

Чугунные ворота дворца Гуэля работы Гауди в Барселоне

Следующие фотографии любезно предоставлены Франсиской Кабальеро и Карлосом Капдевилой Монтес.

Рецензия на книгу о чугунных изделиях, содержащих редкие земли.

Графитизация

Металлография чугунов.

Чугун, эмалированный чугун и нержавеющая сталь Ой!

Дорогой дом Ec 101,

Если бы вы собирались заменить некоторую посуду на чугун или эмалированный чугун, включая большую голландскую духовку, вы бы купили эмалированный чугун, простой чугун или нержавеющую сталь? Я готовлю много кислой пищи, это меня беспокоит?

Подпись,

Горшок Likker¹

PS. У меня есть газовая плита, я не уверен, что это важно.

У меня электрическая плита с плавным верхом, поэтому я, как и многие другие, ограничиваюсь эмалированным чугуном и нержавеющей сталью. (Я лично не использую сковороды с антипригарным покрытием, за исключением электрической сковороды, которая у нас есть — слишком легко случайно перегреть пустую сковороду.)

Чугун, эмалированный чугун и нержавеющая сталь обладают уникальными характеристиками. Принимайте решение, исходя из того, что лучше всего соответствует вашим потребностям, исходя из того, что соответствует вашим потребностям и устройствам.

Посуда из нержавеющей стали

Я использую посуду из нержавеющей стали последние 6 ² лет.

Для записи в этом разговоре, посуда из нержавеющей стали относится к простой посуде из нержавеющей стали, а также к посуде с алюминиевым или медным сердечником. Пожалуйста, не говорите мне, что алюминиевый сердечник из нержавеющей стали вызовет болезнь Альцгеймера. Ваша еда не контактирует с алюминием, и исследования не показывают, что высокий уровень алюминия вызывает болезнь Альцгеймера, это коррелятивные данные.

Плюсы :

Stainless универсален, его можно использовать как в электрических, так и в газовых плитах. Обычно кастрюли и сковороды рассчитаны на температуру 550 ° F, хотя стеклянные крышки имеют более низкий рейтинг. Если рецепт необходимо приготовить в духовке при температуре выше номинальной, просто используйте алюминиевую фольгу вместо крышки. Имейте в виду, что если на ручках есть что-то из этого причудливого полимерного материала для захвата, тепловая нагрузка будет ниже.

Нержавеющая сталь не нагревается равномерно, но именно поэтому посуда хорошего качества будет иметь алюминиевое или медное основание или сердцевину для равномерного нагрева, что предотвращает появление горячих точек и ожогов.Поскольку нержавеющая сталь сравнительно тонкая, она нагревается относительно быстрее, чем толстая чугунная посуда, несмотря на меньшую теплопроводность.

По большей части посуда из нержавеющей стали не реагирует на кислые продукты и отлично подходит для приготовления соусов для сковороды и не обесцвечивает белый соус.

Минусы:

Нержавеющая сталь дороже, чем алюминиевая, чугунная или антипригарная посуда. Однако пожизненная гарантия, которая часто сопровождает посуду из нержавеющей стали, смягчает этот фактор.(Обычно я рекомендую покупать у компании, производящей продукцию в США, когда это возможно, но я слышал хорошие отзывы о некоторых брендах, произведенных во Франции и Бразилии.)

Посуда из нержавеющей стали сравнительно тяжелее, чем алюминиевая или антипригарная. Большинство взрослых (за исключением людей с проблемами здоровья) со временем привыкают к весу.

На что обращать внимание / что нужно знать:

При выборе посуды из нержавеющей стали обращайте внимание на ручки с заклепками, избегайте использования посуды с винтами.При неправильном использовании нержавеющая сталь может деформироваться и поцарапаться. Никогда не используйте металлическую посуду с посудой из нержавеющей стали, так как это может поцарапать сковороду, что повысит вероятность прилипания пищи и затруднит уборку. Не используйте мочалки Brillo или медные мочалки и никогда не ставьте горячую сковороду в прохладную, прохладную или холодную воду, так как это может повредить даже прочную посуду.

Bar Keeper’s Friend стоит недорого, поэтому мыть посуду из нержавеющей стали очень просто.

Никогда не покупайте набор посуды из нержавеющей стали, не взявшись за нее.Посетите универмаг, откройте коробку и проверьте. Легко ли поднимать кастрюлю и выливать из нее форма / угол наклона ручки? Посмотрите на крышки, они плотно прилегают? В противном случае горшок не годится для приготовления риса, если, конечно, вы не варите рис, используя метод щадящего кипячения.

Чугунная посуда

Плюсы:

Дешево.

Чугун является оригинальным антипригарным средством при правильной выдержке.

Это, наверное, лучшая посуда для чернения и опаливания.Я бы порекомендовал всем иметь одну чугунную сковороду, даже если она предназначена только для использования под жаровней в духовке.

Минусы:

Чугун необходимо выдержать. К тому же он довольно тяжелый, и его не следует использовать для приготовления кислых продуктов.

Теперь, пока кто-нибудь не сойдет с ума. Да, можно приготовить кислую пищу в хорошо приправленной чугунной кастрюле или сковороде. Однако, если кислая пища съедает достаточно приправ, она может вступить в контакт с чистым железом, что вызовет реакцию.Это испортит ваше блюдо (еду) с металлическим привкусом.

[pullthis id = ”protip” display = ”outside”] Совет: не помещайте очень горячие предметы в холодную воду, неравномерное тепловое расширение может быть некрасивым. [/ pullthis] [pullshow id = ”protip”] Чугун может расколоться, если с ним обращаться неправильно. Никогда не ставьте горячую кастрюлю в воду. Не ставьте горячую кастрюлю в воду

Чугун не следует использовать на гладких верхах, он может поцарапать поверхность, что затруднит очистку.

Чугун имеет низкую теплопроводность, и для того, чтобы довести сковороду до температуры готовки, требуется относительно много времени.

Если не позаботиться должным образом, чугун может ржаветь, и это неприятно.

На что обращать внимание при покупке чугуна:

Можно ли использовать ручку? Не тратьте зря время на покупку большой сковороды с короткой ручкой; вы будете несчастны. Можете ли вы взять их в руки для голландских духовок? Новый чугун часто бывает предварительно прокаленным. Это в основном меня пугает. Снимите старую приправу и начните заново. Нужен совет? Прочтите: Как приправить чугунную сковороду.

Эмалированный чугун

Плюсы:

Эмалированный чугун эквивалентен нержавеющей стали в отношении антипригарного покрытия.Он безопасен для кислых продуктов и из-за своей толщины хорошо удерживает тепло. Кроме того, эмалированный чугун также безопасен в духовке (за исключением некоторых ручек, но есть решение).

Эмалированный чугун можно использовать на всех печах, в духовке и на гриле.

Я уже говорил, что он великолепен? Умм, потому что это чертовски великолепно.

Минусы:

Эмалированный чугун тяжелый. Он такой же тяжелый, как чугун.

Эмалированный чугун имеет более низкую теплопроводность, чем его аналог из простого чугуна.Мне нравится моя голландская духовка, но я обычно просматриваю веб-страницы, ожидая, пока она достаточно нагреется для использования.

Стоимость. Эмалированный чугун значительно дороже обычного чугуна, особенно если учесть некоторые известные торговые марки. Я люблю свой Le Crueset, но у меня есть несколько нестандартных вещей, эмаль трескается снаружи, но это не меняет способа приготовления. В большинстве случаев эмалированный чугун — это именно эмалированный чугун. Кастрюли и сковороды различаются по форме, ручкам и ручкам. Закажите сменные ручки всего за несколько долларов, и ваша кастрюля вне бренда теперь пригодна для использования в духовке.

Не используйте металлическую посуду в эмалированном чугуне, так как покрытие можно сколоть, но в этом случае его нужно просто приправить. Достаточно обнажить чугун, а кастрюлю или сковороду можно использовать.

Надеюсь, эта информация поможет вам выбрать подходящую посуду. Лично у меня есть смесь нержавеющего и эмалированного чугуна ² (мне нравится моя голландская печь, и мне бы очень хотелось, чтобы она была побольше), и я ищу новую чугунную сковороду для использования на гриле и в духовке. в следующий раз увижу один.Удачи в принятии решения о покупке!

Присылайте свои вопросы по адресу [email protected] .

¹Определение: горшечный ликкер — это жидкость, оставшаяся после кипячения зелени, например, листовой капусты, и содержащая много витаминов. Также? Ням.

²2017 Обновление. Когда я развелась в 2013 году, я взяла только свои эмалированные железные детали и по дешевке купила сковородки и кастрюли в магазине товаров для ресторана. В конце концов, я получу еще один набор посуды из нержавеющей стали, это просто не было приоритетом, несмотря на все возрастающую деформацию моих сковородок.Холодильник в агонии становится приоритетом. В конце концов я получил большую овальную голландскую духовку, стоящую каждого пенни, и у меня есть чугунная сковорода, используемая для гриля и под жаровней.

Поделиться — это забота!