Чугунът е желязо-въглеродна сплав със съдържание на въглерод над 2,11% (обикновено 2.5-4%). Това е многокомпонентна сплав с желязо, въглерод и силиций като основни компоненти и съдържа повече примеси като манган, сяра и фосфор, отколкото въглеродната стомана. Понякога, за да се подобрят механичните свойства или физичните и химичните свойства на чугуна, може да се добави определено количество легиращи елементи, за да се получи легиран чугун.
Класификация на чугун:
I. Според различните форми на въглерод в чугуна, чугунът може да бъде разделен на
1. Въглерод от бял чугун, с изключение на малко количество, разтворено във ферит, останалата част от въглерода съществува под формата на цементит в чугун, а счупването му е сребристо бяло, така че се нарича бял чугун. Понастоящем белият чугун се използва главно като суровина за производство на стомана и заготовка за производство на ковък чугун.
2. Въглеродът от сив чугун съществува в чугуна под формата на люспест графит в целия или в по-голямата част от чугуна, а счупването му е тъмно сиво, така че се нарича сив чугун.
3. Част от въглерода в безконечния чугун съществува под формата на графит, подобно на сивия чугун; другата част съществува под формата на свободен цементит, подобен на бял чугун. В счупването има черни и бели вдлъбнатини, така че се нарича чугун с костилки. Този тип чугун също е много твърд и чуплив, така че рядко се използва в индустрията.
2. Според различните форми на графит в чугуна, чугунът може да бъде разделен на
1. Сив чугун Графитът в чугуна съществува на люспи.
2. Ковък чугун Графитът в чугуна съществува в клъстери. Получава се чрез отгряване на бял чугун с определен състав при висока температура за дълго време. Неговите механични свойства (особено якост и пластичност) са по-високи от тези на сивия чугун, така че обикновено се нарича ковък чугун.
3. Ковък чугун Графитът в чугуна съществува в сферична форма. Получава се след обработка със сфероидизация преди изливане на разтопено желязо. Този тип чугун не само има по-високи механични свойства от сивия чугун и ковкия чугун и неговият производствен процес е по-прост от този на ковкия чугун, но също така може да бъде допълнително подобрен чрез термична обработка. Поради това приложението му в производството става все по-широко.
Използване на различни чугуни Бял чугун
Въглеродът в белия чугун съществува изцяло под формата на инфилтриран въглерод (Fe3c), така че счупването е ярко бяло. Затова се нарича бял чугун. Поради наличието на голямо количество твърд и крехък Fe3c, белият чугун има висока твърдост, висока крехкост и е труден за обработка. Поради това рядко се използва директно в промишлени приложения и се използва само за няколко части, които изискват устойчивост на износване и не са обект на удар, като матрици за изтегляне на тел, желязо на топкови мелници и др. Повечето от тях се използват като заготовки за производство на стомана и ковък чугун.
Сив чугун
Повечето или целият въглерод в чугуна съществува под формата на свободен люспест графит. Счупването е сиво. Той има добра производителност при леене, добра обработваемост на рязане, антифрикционни свойства, добра устойчивост на износване и неговите топящи се съставки са прости, евтини и широко използвани в производството на сложни отливки и устойчиви на износване части. Сивият чугун е разделен на три категории според структурата на матрицата: сив чугун на базата на ферит, сив чугун на основата на перлит и ферит и сив чугун на базата на перлит. Тъй като в сивия чугун има люспест графит, а графитът е компонент с ниска плътност, ниска якост, ниска твърдост и пластичност и издръжливост, приближаващи се до нула. Неговото съществуване е като голям брой малки празнини в стоманената матрица, което намалява площта на лагера и увеличава източника на пукнатини. Следователно сивият чугун има ниска якост и слаба якост и не може да се обработва чрез натиск. За да се подобри неговата производителност, определено количество феросилиций, силициев калций и други инокуланти се добавят към разтопеното желязо преди изливането, за да се пречисти перлитната матрица.
Ковък чугун
Чугунът Mallet е направен от желязо-въглеродна сплав с ниско съдържание на въглерод и силиций в заготовки от бял чугун и след това е подложен на дългосрочно високотемпературно отгряване, за да се разложи цементитът във флокулентен графит. Кованото желязо е графитиран бял чугун. Ковкият чугун се разделя на две категории според различните микроструктури след топлинна обработка; единият е ковък чугун с черно сърце и ковък чугун с перлит. Структурата на черния ковък чугун е главно феритна (F) матрица + флокулентен графит; структурата на перлитния ковък чугун е главно перлитна (P) матрица + флокулентен графит. Другият е ковък чугун Whiteheart. Структурата на белия ковък чугун се определя от размера на напречното сечение. Малкото напречно сечение се основава на ферит, а повърхността на голямото напречно сечение е ферит, а сърцевината е перлит и въглерод за отгряване. Графитът става фин и равномерно разпределен. Чугунът, който е преминал тази инокулационна обработка, се нарича инокулиран чугун.
Ковък чугун
Преди изливане на разтопено желязо (сфероиден чугун) се добавя определено количество сфероидизиращ агент (често използвани са феросилиций, магнезий и др.), за да се сфероидизира графита в чугуна. Тъй като въглеродът (графит) съществува в чугунената матрица в сферична форма, неговият режещ ефект върху матрицата е подобрен, а якостта на опън, границата на провлачване, пластичността и ударната якост на сферографитен чугун са значително подобрени. Той също така има предимствата на устойчивост на износване, поглъщане на удари, добра производителност на процеса и ниска цена. Сега той широко замени ковкия чугун и някои части от лята стомана и ковани стоманени части, като колянови валове, свързващи пръти, ролки, задни оси на автомобили и др.