Чавун - це поєднання вуглецю (C) і заліза (Fe), яке має ряд характерних ознак і певну схожість зі сталлю. До складу стали також входить вуглець і залізо. Розбираючи характеристики металу як хімічного елемента, варто звернути увагу, чавун магнітиться чи ні? Що впливає на його характеристики і чому вони залежать?
Загальні відомості
Являє собою сплав заліза і вуглецю, якого в складі лігатури повинно бути не менше 2%. Має кілька різновидів:
За своєю природою залізо дуже м'який, але міцний матеріал, щоб впоратися з його м'якістю і надати міцність, в лігатуру додають вуглець. Ковкий чавун - назва це не говорить про те, що метал можна кувати, а позначає його пластичність.
Білий чавун на зламі має білий колір. Він важкий, міцний і не схильний до вологої корозії. Має кілька різновидів і використовується для виготовлення ковких матеріалів.
Сірий чавун містить домішки, таким епітетом позначають сплав заліза, вуглецю і кремнію. Велика частина вуглецю в лігатурі знаходиться у вигляді графіту. На зламі має сірий колір.
Варто звернути увагу на високоміцний чавун, в складі якого знаходиться кулястий графіт. Він не так сильно послаблює металеву сітку, а також не зважає концентратором напруги.
За обсягами виробництва Україна входить в трійку лідерів, поступаючись лише Китаю і Японії.
Вуглець в сплаві міститься в формі:
Графіт - мінерал у вигляді самородків, вважається модифікацією вуглецю. Побачити цей елемент можна при наявності в будинку олівця, там графіт знаходиться в вигляді стрижня. Графіт відомий давно, його застосування залежить від галузі: відносно м'який, в давнину використовувався при виготовленні посуду з глини. У сплаві з залізом є джерелом вуглецю, при підвищенні температури змінюється, стаючи більш твердим, але крихким.
У хімії є атом вуглецю, який має зв'язок з трьома іншими атомами. При додаванні до заліза впливає на його якості, підвищуючи твердість сплаву.
Цементит, або кардит заліза, крихкий, пластичний і слабо магнітиться. Утворюється в матеріалі, до складу якого входить залізо вже при малій кількості вуглецю. Вважається фазової та структурної складової сплаву.
У процентному співвідношенні не перевищує 2,14%. Температура плавлення - від 1150 до 1200 ° C, нижче на 300 ° C, ніж у заліза.
Варто відзначити, що чавун схильний до сухої корозії. У порівнянні зі сталлю може здатися, що він має певну перевагу по антикорозійним властивостям, але це не так. Сталь і чавун в рівній мірі схильні до корозії.
Основні характеристики
Властивості чавуну можна класифікувати за наступними пунктами:
- Хімічні.
- Теплові.
- Технологічні.
- Гідродинамічні.
Хімічні характеристики металу - це схильність до корозії. Вона залежить від складу сплаву і елементів, які входять в нього, а також від факторів зовнішнього середовища. Елементи в складі лігатури можуть як знижувати схильність металу до корозії, так і підвищувати її, все залежить від їх впливу на структуру металу.
Теплопровідність заліза зменшується за рахунок збільшення в його складі домішок. Теплопровідність сплаву змінюється за рахунок ступеня його графитизации.
Жидкотекучесть відносять до технологічних властивостей, її ступінь визначають різними способами. Властивість це збільшується при зменшенні в'язкості.
В'язкість металу зменшується при збільшенні вмісту в складі марганцю, а також при зменшенні в сплаві кількості сірки та інших неметалевих включень. В'язкість також залежить від температури. Вона пропорційна абсолютній температурі і досвіду контакту з нею.
А також існують і магнітні властивості чавуну, які в основному залежать від структури металу. Діляться на первинні і вторинні.
До первинних характеристик відносять:
- температуру магнітного перетворення;
- насичення;
- індукцію;
- проникність в сильних полях.
Ці характеристики не залежать від форми і розподілу, але залежать від кількості і забезпечення якості феноменальних фаз.
До вторинних характеристик відносять:
- проникність в слабких і середніх полях;
- коерцитивної силу;
- індукцію;
- насичення;
- залишковий магнетизм.
Вторинні властивості визначаються головним чином формою і розподілом структурних складових.
Існує парамагнетичний, або немагнітний чавун. Це матеріал, який використовують в тому випадку, якщо потрібно знизити магнітні властивості металу, а замінити його на сплав з кольорових металів не представляється можливим.
Частіше за інших вуглець і залізо розбавляють:
Магнитомягкий матеріал володіє магнітними властивостями. За них відповідають феррит і цементит. Від кількості цементиту залежать магнітні властивості металу і ступінь їх вираженості. Однакова кількість графіту в сплаві може визначити різні його металеві властивості. Таким чином, магнітними властивостями володіють не всі різновиди чавуну, а тільки ковкий і високоміцний.
А ось сірий чавун при тій же матриці подібними властивостями не володіє. Тому його відносять до парамагнітним матеріалами.
Схожим чином на матеріал впливає і зменшення кількості перліту, що нерідко використовується в металургії при виготовленні деталей. Відпустка після гарту здатний поліпшити магнітні складові металу.
Метал може володіти магнітними властивостями, а може їх зовсім не мати, і причина тут не в вуглеці. Залізо магнітиться, і все сплави, які мають в складі цей елемент, мають схожі характеристики. Але не варто забувати і про те, що на лігатуру впливає не тільки залізо, але і вуглець, а також інші елементи: нікель, мідь, марганець і ін. Завдяки своїм властивостям матеріал має різне застосування.
Таким чином, чавун і магнітиться, і немає, все залежить від сплаву, а також від наявності в його складі цементиту.