Чугун

Чугу́н, сплав железа с углеродом (2,14–6,67 %, обычно 3–4,5 %), содержащий постоянные примеси [кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (Р), сера (S)], а иногда и легирующие элементы [(хром (Cr), никель (Ni), ванадий (V), алюминий (Al) и др.)]. Чугун получают из железорудных материалов в доменных печах. В чугуне углерод может находиться в связанном состоянии в виде цементита (белый чугун, имеет в изломе белый цвет и металлический блеск) либо в свободном состоянии в виде графита (серый чугун, в изломе имеет серый цвет). Высокопрочный чугун характеризуется шаровидной формой включений графита, ковкий чугун – их хлопьевидной формой.

Чугун подразделяют:

• в зависимости от металлической основы – на перлитный, ферритный, аустенитный, бейнитный и мартенситный;

• по назначению – на конструкционный и чугун со специальными свойствами;

• по химическому составу – легированный и нелегированный.

При использовании для выплавки чугуна полиметаллических железных руд получают т. н. природнолегированные чугуны.

Высокие литейные свойства, износостойкость и прочность чугуна предопределяют его использование в машиностроении для получения отливок сложной формы (корпуса насосов, компрессоров, тормозная пневматика и др.). Из высокопрочного чугуна изготавливают оборудование прокатных станов, корпуса паровых турбин, поршни двигателей. Из ковкого чугуна отливают детали, работающие при знакопеременных нагрузках (редукторы, ступицы, втулки и др.). Для повышения качества чугунных отливок применяют термическую обработку, модифицирование и легирование чугуна.

Уже в раннем железном веке чугун для мелкого литья умели производить в тиглях и сыродутных горнах. В 3 в. до н. э. в Китае широко применялся сыродутный процесс при изготовлении из железной руды чугунных орудий труда для сельского хозяйства. Использование водяного колеса для привода мехов (13 в.) позволило производить чугун в шахтных печах, совершенствование конструкции которых в середине 19 в. привело к появлению современной доменной печи. Чугун стал главным металлом, выполнявшим функции конструкционного материала цивилизации (до освоения технологии получения литой стали). В эпоху промышленной революции из чугуна производили рельсы, детали паровых машин и мостов, колонны и балки высотных сооружений.

Ныне свыше 95 % чугуна перерабатывается в сталь (передельный чугун), остальной чугун применяется для производства фасонного литья (литейный чугун) и ферросплавов.