Русская Википедия:Чугун

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Шаблон:Нужна статья Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами), в котором содержание углерода — не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний), а сплавы с содержанием углерода менее 2,14 % называются сталью. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях — также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и другие). Как правило, чугун хрупок. Плотность — 7,874 г/см³.

Выплавляется чугун, как правило, в доменных печах. Температура плавления чугуна — от 1150 до 1500 °C, то есть примерно на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

Этимология

Русское слово «чугун» считается прямым заимствованием из тюркских языковШаблон:Sfn: ČOƔ [чог] блеск, сияние; пламя, жар[1]; крица[2] → ČOƔÏN, ČOΔÏN [чогун, чодун] медь[1][3], чугун[2].

Заимствование тюркского термина напрямую связано с массовым производством железа, чугуна и стали в городах Волжской Булгарии, Болгаре и Джукетау в XIV—XV веках.[4].

Происхождение тюркского термина также связывают с Шаблон:Китайский и Шаблон:Китайский[5]. Однако при этом не указывается путь проникновения китайского термина в русский язык. Кроме того, не учитываются такие фонетические процессы в китайском языке, как сдвиг инициалей и сдвиг гласных. Иными словами, современное произношение китайский термин 鑄工 принял совсем недавно, не ранее XVII века.

История

Шаблон:Также В начале I тысячелетия до н. э. технология выплавки чугуна в тиглях была освоена в Китае и прилегающих Дальневосточных территориях. Шихта состояла из кричного железа и древесного угля, плавка производилась в течение нескольких суток при температуре выше 1200 °С. Позднее китайскими металлургами была изобретена специальная печь для выплавки чугуна из железной руды или кричного железа, получившая название «китайская» вагранка. Печь по сути представляла собой сыродутный горн высотой около 1 м, оборудованный дутьевым ящиком, обеспечивавшим приток воздуха в печь. В V—III веках до н. э. в Китае было освоено производство сложных отливок из чугуна. Этот период принято считать началом художественного чугунного литьяШаблон:SfnШаблон:Sfn.

В начале I века[6] в Китае появляются чугунные монеты, однако в широком применении вплоть до XIX века оставались бронзовые монеты[7]. В XI веке был возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо. XIV веком датируют находки чугунных котлов Золотой Орды (Тульская область)[8], однако на территории Монголии (Каракорум) монголы умели изготовлять чугунные котлы ещё в XIII веке[9]. В 1403 году в Китае (Пекин) был отлит чугунный колокол[10].

Появление чугуна в Европе относят к XIV веку, когда начались первые плавки в штюкофенах с получением жидкого чугуна. В России первый чугун был выплавлен в XVI веке[11]Шаблон:Sfn. Наиболее активно первые домницы строились во 2-й половине XV века в Италии, Нидерландах и Бельгии. Немецкие металлурги длительное время продолжали плавить металл в блауофенахШаблон:Sfn.

В XIV—XV веках в Европе, с XVI века — в России появились первые цельнолитые чугунные пушки и ядра[12][13][14]. Первооткрывателем этой технологии считается мастер-литейщик Питер Боуде из деревни Шаблон:Iw работавший в литейной мастерской Генриха VIIIШаблон:Sfn.

В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел. В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост. В России чугунный мост появился лишь в начале XIX века. Это стало возможным благодаря технологии Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы для вагонеток заводов и рудников. Такие рельсы были длиной около 1 м и из-за хрупкости чугуна часто лопались, так что после изобретения в 1820 году способа прокатывания рельсов из ковкого железа были вытеснены железными. Сравнительные испытания чугунных и железных рельсов, проведенные на первых в мире больших железных дорогах — Дарлингтонской и Ливерпульской, показали значительное превосходство железных рельсов над чугунными[15]. Помимо промышленного использования чугун продолжал использоваться и в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской печи[16].

В начале XVIII века в Западной Европе обострилась проблема истощения лесов, использовавшихся для получения древесного угля. Начались поиски альтернативных видов топлива для доменных печей. Первые опыты по применению подготовленного каменного угля и торфа в доменной плавке производились в Англии и Германии ещё в первой половине XVII века. В начале XVIII века в Англии была освоена технология коксования каменного угля. В 1735 году в Англии впервые был выплавлен чугун с использованием только каменноугольного кокса. В дальнейшем коксовая металлургия распространилась по всему мируШаблон:SfnШаблон:Sfn. К 1850 году 70 % всех существовавших в мире доменных печей работали на коксе, а к 1900 году — 95 %Шаблон:SfnШаблон:Sfn.

К концу XVIII века Россия занимала первое место по производству чугуна и выдавала 9908 тыс. пудов чугуна, в то время как Англия — 9516 тыс. пудов, дальше шли Франция, Швеция, США[17].

В начале XIX века был освоено производство ковкого чугуна. Во 2-й четверти XX века начали применять легирование чугуна[11].

В 1806 году Великобритания выплавляла 250 тыс. т чугуна, занимая первое место в мире по его производству, а к середине XIX века в Великобритании была сосредоточена половина мирового чугунного производства. Однако в 1890 году первое место по производству чугуна заняли США[18]. Технология бессмеровского процесса (1856) и мартеновской печи (1864) впервые позволила получать сталь из чугуна. В XIX веке чугун широко используется для изготовления викторианских каминов[19], а также декоративных элементов (например, чугунная решетка памятника Александра II, 1890). Благодаря изготовлению малой скульптуры и ажурных изделий из чугуна широкую известность получили Кусинский и Каслинский заводы.

Развитие способов формовки для литья сложных художественных отливок на заводе в посёлке Касли привело к созданию способа изготовления стержневых форм, который применяют и в настоящее время, особенно в станкостроении[20]. Также в XIX веке из чугуна изготавливались водопроводные и канализационные 12-дюймовые трубы Лондона[21].

Чугун используется в качестве растворителя углерода для производства термостойких монокристаллических синтетических алмазов.

Классификация

Файл:Cast iron white.jpg
Микроструктура белого чугуна
Файл:"Деревья".jpg
Микроструктура белого чугуна при 100-кратном увеличении

По цели использования получаемый чугун делится на

  • передельный (используется для дальнейшего передела в сталь) и
  • литейный (используется для дальнейшего изготовления отливок)[11].

В зависимости от содержания углерода чугуны делятся на:

  • доэвтектические (2,14—4,3 % углерода);
  • эвтектические (4,3 %);
  • заэвтектические (4,3—6,67 %).

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне, обусловливающего вид излома, различают

  • белые (весь углерод находится в виде цементита, излом светлый, применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путём отжига);
  • серые (чугуны с содержанием кремния 1,2—3,5 % и примесей Mn, P, S, большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы, излом имеет серый цвет);
  • половинчатые (отбелённые) чугуны[11]Шаблон:Sfn.

В зависимости от формы графитовых включений выделяют чугуны:

  • с пластинчатым графитом (как правило, не подвергается легированиюШаблон:Sfn);
  • с шаровидным графитом (высокопрочные);
  • с вермикулярным графитом;
  • с хлопьевидным графитом[11]Шаблон:Sfn.

В зависимости от состава и структуры металлической основы выделяют

  • перлитные;
  • ферритные;
  • перлитно-ферритные;
  • аустенитные;
  • бейнитные;
  • мартенситные чугуны[11].

По назначению чугуны делятся на конструкционные и специальные[11].

По химическому составу чугуны делятся на легированные и нелегированные[11].

Маркировка

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

  • передельный чугун — П1, П2;
  • передельный чугун для отливок (передельно-литейный) — ПЛ1, ПЛ2;
  • передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3;
  • передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
  • чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм).

Антифрикционный чугун:

  • антифрикционный серый — АЧС;
  • антифрикционный высокопрочный — АЧВ;
  • антифрикционный ковкий — АЧК;
  • чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение (%);
  • жаропрочный и жаростойкий чугун — Ч.[22]

Ковкий чугун маркируется двумя буквами и двумя числами, например КЧ 37-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число — предел прочности на разрыв (в десятках мегапаскалей), второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

Объёмы производства

Файл:Pig iron.jpg
Чугун, отлитый в виде чушек
Файл:Выпуск чугуна из доменной печи.webm
Выпуск чугуна из доменной печи

В 1892 году Германия производила 4,9 млн т чугуна, против 6,8 в Англии, а в 1912 году уже 17,6 против 9,0[23].

Мировое производство чугуна в 2009 году составило 898,261 млн т, что на 3,2 % ниже, чем в 2008 году (927,123 млн т)[24]. Первая десятка стран-производителей чугуна выглядела следующим образом:

Место в 2009 году Страна Производство чугуна, млн т
1 Китай 543,748
2 Япония 66,943
3 Россия 43,945
4 Индия 29,646
5 Южная Корея 27,278
6 Украина 25,676
7 Бразилия 25,267
8 Германия 20,154
9 США 18,936
10 Франция 8,105

За четыре месяца 2010 года мировой выпуск чугуна составил 346,15 млн т. Этот результат на 28,51 % больше по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.[25]

Галерея

В культуре и искусстве

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Внешние ссылки

  1. ↑ 1,0 1,1 Шаблон:Книга
  2. ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Книга
  3. ↑ Шаблон:Книга
  4. ↑ https://www.imeko.org/publications/tc4-Archaeo-2016/IMEKO-TC4-ARCHAEO-2016-55.pdf]
  5. ↑ Начало чугунолитейного производства
  6. ↑ Numismatic Legacy of Wang Mang, AD9-23 by Henz Hratzer, A.M.Fishman, 2017.
  7. ↑ Китайские монеты
  8. ↑ Археологи нашли на Куликовом поле золотоордынский котел 14 века
  9. ↑ Терехова Н. Н. Технология чугунолитейного производства у древних монголов
  10. ↑ Из чего отливают колокола
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 Шаблон:БСЭ3
  12. ↑ История огнестрельного оружия с древнейших времён до 20 века
  13. ↑ Артиллерийское орудие (история изобретения)
  14. ↑ Про царскую артиллерию и литьё пушек
  15. ↑ Журнал путей сообщения: 1840, Том третий, книжка третья
  16. ↑ Чугунок для русской печи
  17. ↑ Шаблон:Книга
  18. ↑ Доменная революция
  19. ↑ Шаблон:Cite web
  20. ↑ Шаблон:Книга
  21. ↑ Подземный Лондон: Водопровод и канализация
  22. ↑ Шаблон:Cite web
  23. ↑ Ленин. Империализм, как высшая стадия капитализма, гл. 7.
  24. ↑ Мировое производство чугуна за 2009 год снизилось на 3,2 %Шаблон:Недоступная ссылка
  25. ↑ В мире растет производство чугуна.

Шаблон:Выбор языка Шаблон:Чёрная металлургия Шаблон:Металлы и сплавы, используемые для изготовления монет

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Чугун&oldid=11343457