Теплові властивості чавуну
У чавуну, як і у будь-якого металу, присутні наступні властивості: теплові, фізичні, механічні, гідродинамічні, електричні, технологічні, хімічні. Кожні властивості розглянемо докладніше.
теплоємність
Теплову ємність чавуну визначають за допомогою правила зміщення. Коли теплоємність чавуну досягає температурного періоду, початок якого починається з температури, значення якої більше фазових перетворень і закінчується на позначці рівною температури плавлення, то теплоємність чавуну приймає значення 0,18 кал / Го С.
Якщо значення температури плавлення перевищує абсолютне значення, то теплоємність дорівнює 0,23 ± 0,03 кал / Го С. Якщо відбувається процес затвердіння, то тепловий ефект дорівнює 55 ± 5 кал. Тепловий ефект залежить від кількості перліту, коли відбувається перлітного перетворення. Зазвичай він приймає значення 21,5 ± 1,5кал / Г.
За величину об'ємної теплоємності приймають твір питомої ваги на питому теплоємність. Для твердого чавуну ця величина складає 1 кал / см 3 * ºС, для рідкого - 1,5 кал / см 3 * ºС.
Питома теплоємність чавуну дорівнює 540 Дж / кг С.
Питома теплоємність чавуну та інших металів у вигляді таблиці
теплопровідність
На відміну від теплоємності, теплопровідність не визначається за правилом зміщення. Тільки в разі зміни величини графитизации, на теплопровідність впливатиме складу чавуну.
температуропроводності
Значення температуропроводности твердого чавуну (при великих розрахунках) може бути прийнята рівною його теплопровідності, а рідкого чавуну - 0, 03 см 2 * / сек.
Температура плавлення
Чавун плавиться при температурі 1200 º. Це значення температури нижче температури плавлення сталі на 300 градусів. При підвищеному вмісті вуглецю, цей хімічний елемент має на молекулярному рівні тісний зв'язок з атомами заліза.
У процесі плавлення чавуну і його кристалізації вуглецева складова не може повністю пронизати структурну решітку заліза. Внаслідок цього матеріал чавун приміряє на себе властивість крихкості. Чавун використовують для деталей, від яких потрібна підвищена міцність. Однак чавун не застосовують за виготовленні предметів, на які будуть діяти постійні динамічні навантаження.
У таблиці нижче вказана температура плавлення чавуну в порівнянні з іншими металами.
Температура плавлення чавуну і інших металів
Фізичні характеристики
Вага матеріалу змінюється в залежності від кількості зв'язаного вуглецю і наявності певного відсотка пористості. Питома вага чавуну при температурі плавлення може істотно знижуватися в залежності від наявності в чавуні домішок.
Крім цього лінійне розширення металу і структура чавуну змінюється в залежності від стану кожного показника. Тобто це залежні величини.
Питома вага кожного чавуну відрізняється в залежності від виду матеріалу. У сірого чавуну питома маса дорівнює 7,1 ± 0,2 г / см 3. у білого - 7,5 ± 0,2 г / см 3. у ковкого - 7,3 ± 0,2 г / см 3.
Обсяг чавуну, проходячи через температуру фазових перетворень, досягає збільшення в 30%. Однак, при нагріванні в 500ºС, обсяг збільшується на 3%. Зростанню допомагають графітообразующіе елементи. Гальмують зростання обсягу карбидообразующие складові. Та ж зростання перешкоджає нанесення на поверхню гальванічних покриттів.
Про те, яка щільність чавуну, розповімо нижче.
Щільність описуваного матеріалу, чавуну, дорівнює 7,2 гр / см 3. Якщо порівнювати з чавуном інші метали і сплави, то це значення щільності досить висока.
Завдяки гарному значенням щільності чавун широко застосовують для лиття різноманітних деталей в промисловості. За цій властивості чавун зовсім незначно поступається деяким сталей.
механічні особливості
Межа міцності
Межа міцності досягає максимального значення, коли графіт приймає сфероїдальну форму. Виходить така форма без впливу температури, але при включенні в чавунну масу церію і магнію.
- При підвищенні температури плавлення до 400ºС, межа міцності не змінюється.
- Якщо температура піднімається вище цього значення, то межа міцності зменшується.
- Зауважимо, що при температурі від 100 до 200ºС межа міцності може знижуватися на 10-15%.
пластичність
Пластичність чавуну в більшій мірі залежить від форми графіту, а так само залежать від структури металевої маси. Якщо графітні включення мають сфероїдальну форму, то відсоток подовження може досягати 30.
- У звичайному чавуні сірого виду подовження досягає тільки цифри десяткового дробу.
- У отожженном чавуні сірого виду подовження дорівнює 1,5%.
Пружність залежить від форми графіту. Якщо графітні включення не змінювалися, а температура підвищувалася, то пружність залишається при тому ж значенні.
Модуль пружності вважається умовною величиною, так як він має відносне значення і прямо залежить від присутності графітних включень. Модуль пружності знижується, якщо збільшується кількість графітних включень. Так само модуль пружності зростає, якщо форма включень віддалена від глобулярної форми.
Ударна в'язкість
Цей показник відображає динамічні властивості матеріалу. Ударна в'язкість чавуну підвищується:
межа витривалості
Межа витривалості чавуну стає більше, коли збільшується частота навантажень і стає більше межа міцності.
гідродинамічні властивості
динамічна в'язкість
На процес впливає значення температури. Так в'язкість стає менше при прямопропорційно відносно двох температур (температура проходить досліди і початку затвердіння).
Поверхневий натяг
Це показник дорівнює 900 ± 100 дин / см 2. Значення збільшується при зниженні кількості вуглецю і терпить істотні зміни при наявності неметалічних складових.
токсичність
З чавуну часто виготовляють посуд. Справа в тому, що як матеріал чавун не володіє токсичністю і прекрасно переносить перепади температур.
електричні характеристики
Електропровідність чавуну оцінюють за допомогою закону Курнакова. Електроопір деяких видів наведено нижче:
- білий чавун - 70 ± 20 Мк · ої · см.
- сірий чавун - 80 ± 40 Мк · ої · см.
- ковкий чавун - 50 ± 20 Мк · ої · см.
За слабшає дії на електроопір елементи твердого чавуну можна розташувати так: перший - кремній. другий - марганець, третій- хром, четвертий - нікель. п'ятий - кобальт.
технологічні особливості
Жидкотекучесть може бути визначена різними методами. Цей показник залежить від форми і властивостей чавуну.
Жидкотекучесть стає більше, коли:
- збільшується перегрів;
- зменшується в'язкість;
- стає менше затвердіння.
Так само вологотекучість залежить від теплоти плавлення і теплоємності.
Хімічні властивості
Опір корозії матеріалу залежить від зовнішнього середовища і його структури. Якщо розглядати чавун з боку спадної електродного потенціалу, то його складові мають таке розташування: графіт-цементит, фосфідную евтектика-ферит.
Слід зазначити, що різниця потенціалів між графітом і ферритом дорівнює 0,56 В. В разі збільшення дисперсності, опір корозії стає менше. При сильному зменшенні дисперсності відбувається зворотна дія, опір корозії зменшується. На опір чавуну так само впливають легуючі елементи.
Вплив домішок на характеристики металу
- Так, марганець гальмує процес графітизації. Виділення графіту призупиняється, в результаті чавун набуває здатності відбілюватися.
- Сірка погіршує ливарні і механічні характеристики.
- Сульфіди в основному утворюються в сірому чавуні.
- Фосфор покращує ливарні властивості, збільшує зносостійкість і підвищує твердість. Однак на цьому тлі чавун все ж залишається крихким.
- Кремній більше всіх впливає на структуру матеріалу. Залежно від кількості кременю виходять білий і феритний чавун.
Для отримання певних характеристик в чавун часто вводять спеціальні домішки при його виготовленні. Такі матеріали отримали назву леговані чавуни. Залежно від доданого елемента чавуни можуть називатися алюмінієвими. хромисті, сірчаними. В основному елементи вводять з цілю отримати зносостійкий, жароміцний, немагнітний і коррозионностойкий матеріал.
StroyRes.NET - це інтернет журнал про будівельні матеріали. У нас Ви знайдете їх опис та фізико-хімічні властивості. Ми розповідаємо про сфери застосування з практичними уроками, а також торкаємося питання виробництва, доставки і зберігання матеріалів.