Химический метод очистки стен от краски своими руками

Прикладная инструкция: как снять краску со стен

Если квартира досталась вам со старым ремонтом, приходится избавляться от отслужившего декоративного покрытия. Старые обои обычно отстают от основания, штукатурка отслаивается, поэтому убрать их достаточно просто. Краска чаще всего надежно удерживается на месте. Разберем, как снять старую краску со стен быстро и качественно, чтобы не затягивать дальнейшие работы.

Все о том, как быстро убрать краску

В каких случаях не надо снимать краску

Процесс удаления отслужившей покраски нужен не всегда. Перечислим ситуации, когда без него можно обойтись.

  • Предполагается монтаж стеновых панелей из дерева или пластика.
  • Основание планируется выровнять, затем уложить плитку. Проще всего будет установить листы гипсокартона, старая покраска этому не помешает.
  • Красочный слой прочно удерживается на основе. Она в хорошем состоянии и не нуждается в выравнивании. Можно окрашивать стену заново, при условии, что старый и новый составы совместимы друг с другом.
  • Поклейка обоев, например, требует выровненной плоскости. Все неровности под ними будут видны. Но есть случаи, когда обои можно клеить на краску.

В остальных случаях демонтаж неизбежен.

Когда этого не избежать

Убирают декор тогда, когда предполагается укладка «мокрых» материалов. Краски при высыхании образуют влагостойкую гладкую пленку. На нее очень плохо прилипают штукатурные смеси. Можно попробовать нанести специальную грунтовку, улучшающую адгезию основания. Но остается риск, что устаревшее декоративное покрытие после того, как на него нанесут новое оформление, попросту не выдержит его тяжести и оторвется. Поэтому под штукатурку или обойный клей стену лучше все-таки очистить.

Нельзя накладывать несовместимые красящие составы один поверх другого. Так, на эмаль либо масляную смесь не ляжет водоэмульсионка или акрил. Глянцевая пленка оттолкнет пасту. Поначалу может показаться, что материал ложится хорошо, но после высыхания непрокрашенные участки станут ярко заметны.

Как убрать краску со стен в квартире разными способами

Подробно разберем разные технологии очистки.

Механический

Покраска снимается с помощью ручных приспособлений: стамески, ножа, шпателя, подходящего скребка. Иногда используется топор. Перед чисткой надо подготовить инструмент. Лезвие остро затачивается. Оно должно быть надежно закреплено на рукояти, поскольку в процессе снятия отделки к нему прикладываются значительные усилия. Предлагаем инструкцию по механической чистке.

Пошаговый процесс
  1. Приспособление приставляем к стене, располагаем его под острым углом. Быстро, но сильно ударяем по нему. Так образуется насечка.
  2. Покрываем поверхность насечками. Делаем их как можно чаще.
  3. Наполняем пульверизатор водой. Обильно смачиваем плоскость с насечками.
  4. Ждем, пока влага впитается и красочный слой набухнет.
  5. Соскабливаем или сбиваем разбухший материал.

Перед работой надо надеть одежду из плотной ткани, закрывающую руки и ноги. Обязательны защитные очки. Иначе острые осколки удаляемого покрытия могут травмировать работника. Особенно осторожно обращаются с топором.

Электромеханический

Усовершенствованная механическая методика. Для очистки применяют электроинструмент с особыми насадками. Это экономит время и дает хороший результат. Для чистки используют:

  • Дрель плюс насадка-«краскосниматель». Это деталь, собранная из трех металлических цепей. При вращении они разбивают красочный слой, который отлетает небольшими кусочками с минимальным запылением.
  • Дрель плюс насадка-корона. Эффективно и быстро разрушает отслужившую отделку. При этом образуется немного пыли и грязи. Риск травмироваться невелик. Минус — дорогостоящая насадка быстро выходит из строя, ее приходится заменять.
  • Шлифовальная машинка-болгарка. Для зачистки на нее устанавливают круг с абразивным коэффициентом 40 или выше. Иногда в качестве насадки выбирают шлифовальную щетку, у которой вместо щетинок стальная проволока.

Электромеханическая чистка «не показана» мягким основам. Электрический агрегат может их испортить. Важно помнить о правилах безопасности и следовать всем инструкциям по работе с техникой.

Термический

Этот способ подходит для того, чтобы быстро снять краску со стен. Суть методики в разогреве лакокрасочной пленки. Она растрескивается, отстает от основания и легко удаляется шпателем. Очень удобно работать в паре. Один человек разогревает материал, другой зачищает плоскость. Греют поверхность разными приспособлениями.

  • Строительный фен. Сопло направляют на очищаемый участок, подносят близко к стене. Включают агрегат на полную мощность, ждут некоторое время. Если объем работ невелик, аналогично используют бытовые приборы. Но они менее мощные, при длительной работе могут сломаться.
  • Портативная горелка. Паяльная лампа работает на парах бензина или керосина, что довольно опасно. Сопло подносят близко к очищаемой поверхности, воздействуют на нее открытым пламенем. Важно не пропустить момент, когда отделка начнет плавиться. Иначе она загорится, а это опасно.
  • Утюг. На шкале прибора выставляют максимальную мощность, нагревают его. Участок стены накрывают фольгой и прижимают к ней утюг. Расплавившуюся покраску снимают. Необходимо следить, чтобы фольга не порвалась. Иначе подошва утюга будет испорчена.

Термический метод эффективен, но категорически не подходит для пластика или металла. Для древесины применяется с особой осторожностью. Запрещено нагревать плоскости, за которыми проходит электропроводка. Нежелательно использование горелки в многоквартирных домах, слишком велика угроза пожара. В любом случае термическая обработка сопровождается резким запахом и выделением токсичных веществ. Защита органов дыхания и хорошая вентиляция в помещении обязательны.

Химический

На отслужившее покрытие наносится растворитель-смывка. Он разрушает отвердевшую пасту, после чего ее легко снять любым острым приспособлением. Важно правильно подобрать препарат. Состав для акрила, к примеру, не сработает на эмали, и наоборот. Масляные красители иногда убирают с помощью уайт-сприта, ацетона или других растворителей. Этот метод хорош для свежей отделки. В остальных случаях лучше взять смывку.

Препараты выпускают в разных формах, поэтому наносят их тоже по-разному. Жидкости лучше всего распылять пульверизатором. Гели накладывают валиками либо кисточками.

Инструкция по химической очистке
  1. Обильно наносим препарат на основание.
  2. Ждем указанное на упаковке время, чтобы средство разрушило отделку.
  3. Металлической щеткой либо шпателем убираем отслоившееся оформление.
  4. Очищенную поверхность промываем разведенной лимонной кислотой или уксусом.

При работе с химреагентами важно помнить о правилах безопасности. Обязательны средства защиты и хорошая вентиляция. В процессе разрушения красящей пасты может появиться резкий неприятный запах, сопровождающий выделение токсинов. Если это вызвало недомогание (тошноту, головокружение), необходимо сразу же выйти на свежий воздух.

Чтобы химически очистить основание, в некоторых случаях применяют самодельные препараты. Предлагаем два варианта таких смесей.

  • Берем 10% нашатырь в количестве 250 мл, выливаем его в литр холодной воды. Два килограмма мела нужно истолочь, порошок высыпать в водный раствор нашатыря. Засыпаем порциями, тщательно перемешиваем, комочки растираем. Получается пастообразная смесь. Ее наносим на очищаемую плоскость, равномерно распределяем. Оставляем на два-три часа. Затем отскребаем вздувшуюся отделку острым скребком.
  • Берем 400 г кальцинированной соды, смешиваем ее с 1 200 г негашеной извести. Хорошо перемешиваем порошок. Понемногу заливаем в него чистую воду и размешиваем. В результате должна получиться густая паста, консистенции качественной сметаны. Смесь густо накладываем на стенку. Оставляем на 12 часов, лучше дольше. Затем острым приспособлением убираем вздувшееся лакокрасочное оформление.
Читайте также:
Хлопковые ковры: плюсы и минусы безворсовых моделей из 100% хлопка

Некоторые домашние умельцы пользуются жидким стеклом. Они накладывают тонким слоем на декоративное покрытие, ждут отвердения. Затем поддевают край силиконовой пленки и снимают ее вместе с декором.

Как выбрать способ очистки в зависимости от материала стен

Конечный результат работ во многом зависит от того, насколько правильно была выбрана методика очистки. Чтобы не ошибиться, надо определить материал основы и тип красящего средства. Сначала расскажем об особенностях обработки разных типов поверхностей.

Камень, кирпич или бетон

Прочное пористое основание способно надежно удерживать покраску. Если это так, поможет химическое растворение или термоочистка с последующим механическим удалением остатков покраски. Если паста вздулась и отслаивается, проще всего убрать его шпателем или любым острым скребком.

Дерево

Отслоившуюся покраску убирают скребком. Но делают это очень аккуратно, иначе можно повредить древесину. У нее мягкая структура, на которой легко появляются сколы, царапины и трещины. Если так случится, придется шпаклевать основу. Снять идеально гладкое, прочно удерживающееся красочное покрытие сложно. Лучше всего использовать для этого специальные смывки. Нагревать дерево не рекомендуется, это опасно. При перегреве оно может вспыхнуть.

Металл

Проще всего убрать лакокрасочные материалы с металлического основания болгаркой или использовать смывку-растворитель. Остальные методы работают намного хуже. Опытные мастера применяют высокую температуру для предварительного расплавления красящей пасты. Однако делать это надо правильно. Иначе расплавившаяся масса прикипит к металлической основе. Убрать ее будет практически невозможно.

Как выбрать лучший способ очистки по типу краски

Важно также правильно определить тип красящего состава. Их удаляют по-разному. Разберем, как убрать со стен старую краску разных видов.

Масляная

Изготавливается на основе натуральных и синтетических масел либо смол. После отвердевания образует водонепроницаемую плотную гладкую пленку. Убрать ее нелегко, особенно когда она нанесена на хорошо подготовленное основу. Используют химический, термический или механический способ. Решение, как снять масляную краску со стен, зависит от количества слоев и «возраста» покраски. Относительно свежее оформление снимется любым способом. Старые покрытия убирают в два этапа. Сначала наносят растворитель-смывку, затем зачищают.

Акриловая

Основа смеси — акриловые полимеры. Отвердевая, образует плотную пленку, которая маскирует мелкие дефекты основания. Свежий акрил можно снять губкой с водой. Так поступают, если прошло не больше суток с момента окрашивания. Для выкрашенной менее года назад стены используют растворитель или чистят ее механически. Покраска старше года снимается электроинструментом или смывкой. С дерева ее легко соскрести острым инструментом, с пластика или стекла смыть горячей мыльной водой.

Водоэмульсионная

Паста на водной основе. После высыхания образует тонкий, не очень прочный слой. Растворяется в воде. Поэтому для очистки достаточно обильно смочить отделку, дать ей хорошо промокнуть. После этого снять острым инструментом. В рекомендациях, как снять водоэмульсионную краску со стен, всегда напоминают о нежелательности использования электроинструмента. Красочный слой очень тонкий, вместе с ним можно по неосторожности убрать и часть штукатурки или цемента, тем самым испортив стену.

Стены

При необходимости в удалении краски со стен, прежде всего нужно оценить фронт работы, количество слоев краски на поверхности и состав материала. Правильно подобранный способ удаления краски позволяет выполнить эту работу на несколько часов. В то время, если для удаления краски используют неподходящие средства, то данный процесс затягивается неделями, при этом, поверхность после удаления краски требует дополнительного выравнивания. О том как снять старую краску со стены, узнаем далее.

Оглавление:

  1. Очистить стены от краски своими руками: виды красок для стен
  2. Как удалить старую краску с деревянной поверхности
  3. Как снять водоэмульсионную краску со стены
  4. Как удалить краску в домашних условиях

Очистить стены от краски своими руками: виды красок для стен

В соотношении с составом, выделяют краски эмульсионного, алкидного и силикатного типа. Первый вариант красок подразумевает разведение их при помощи воды, однако, благодаря наличию в их составе определенных красящих частиц, после высыхания, такая краска не растворяется водой. Она образует прочное, защитное покрытие.

Данный вариант краски подходит для окрашивания любых поверхностей, как металлических, так и деревянных или бетонных. Эмульсионные краски бывают:

1. Водоэмульсионными – отличаются паропроницаемостью, используются в помещениях с высоким уровнем влажности. Из-за экологической безопасности довольно часто используются для окрашивания стен. Выделяют водоэмульсионные фактурные краски, с помощью которых декорируют стены.

2. Краски на основе акриловой смолы образуют акриловый подвид эмалевых красок. Данный вариант краски отличается высокой эластичностью и прочностью. С помощью качественных составов удается перекрыть трещины в пол сантиметра. Однако, стоимость таких материалов довольно высокая. Рекомендуется окрашивать такими красками сырые стены, так как они отлично отталкивают влагу.

3. Краски на латексной основе – самые дорогостоящие из-за наличия в их составе латексных составляющих. С их помощью удается избавиться от мелких неровностей на поверхности, отличаются высокой стойкостью перед солнечным излучением.

4. Силиконовые краски отличаются хорошей паропроницаемостью, они достаточно эластичны. Используются только на минеральных поверхностях.

Краски алкидной группы отличаются наличием основного вещества в виде алкида. Различают два варианта алкидных красок:

  • масляная краска – в основе которой лежит олифа, для разбавления данного состава используется уайт-спирит, бензин или вещества на основе скипидара, после высыхания краски выделяются токсичные вещества, поэтому она не используется для внутренней отделки;
  • лаковые эмалевые краски отличаются высоким глянцевым эффектом и имеют привлекательный внешний вид, стоимость таких красок достаточно низкая, они отличаются светостойкостью, водонепроницаемостью, антикоррозийными характеристиками.
Читайте также:
Укладка деревянного пола своими руками: настил на лаги и без

Для изготовления клеевой краски используют органические полимерные составы. Данный вариант краски отличаются меньшей стойкостью перед влагой. Кроме того, клеевые краски способен разрушить углекислый газ и влага.

Клеевые краски бывают двух видов:

  • на казеиновой основе;
  • декстинированные составы.

Первый вариант используется как при наружной, так и при внутренней отделке. Краска хорошо взаимодействует со штукатуркой, бетонной и кирпичной поверхностью. Данный вариант краски отличается привлекательным внешним видом, высокой стойкостью к внешним раздражителям.

Второй вариант краски имеет слабую водостойкость и используется только внутри помещения в комнатах с низким уровнем влаги. Не рекомендуется применять данные составы, так как при наличии сырости, они способствуют размножению плесени и грибка на поверхности стен. Кроме того, клеевые краски отличаются непродолжительным сроком эксплуатации и быстро теряют привлекательность.

Силикатные краски – в их основе лежит жидкое стекло, поэтому они являются минеральными. Среди преимуществ использования данных составов отметим:

  • паропрониаемость;
  • стойкость к перепадам температурного режима;
  • рыхлую структуру.

Для разведения данных красок используется вода. Они несовместимы с красками на основе акрила или алкидных смол. В составе данных красок содержится щелочь, поэтому работать с ними нужно в защитных перчатках и маске. Не подходят для окрашивания каменных, стеклянных, керамических и металлических поверхностей. Отлично ложатся на штукатурку.

Как удалить старую краску с деревянной поверхности

Перед началом окрашивания деревянной поверхности, на которой уже имеется краска, рекомендуется от ее избавиться. В таком случае, краска прослужит вам дольше. Дерево как строительный материал достаточно мягкое, поэтому, перед тем как снять старую краску с дерева, необходимо учесть такие факторы:

  • толщина лакокрасящего состава на дереве – если деревянная поверхность была покрыта краской только в один слой, то удалять его не обязательно, слишком толстые слои краски снижают прочность древесины и легко снимаются при наличии малейших механических повреждений;
  • фактура не всегда совпадает с функциональной нагрузкой на новое покрытие;
  • цвет деревянной поверхности – если ранее стена была окрашена в темно синий цвет, то перед нанесением белой или светлой краски, рекомендуется все же избавиться от ранее нанесенной краски;
  • время нанесения старого слоя краски – если поверхность была окрашена несколько лет назад, то со временем краска может отслаиваться, такое покрытие лучше удалить сразу.

Осмотрите обрабатываемую поверхность на наличие дефектов. В соотношении с состоянием стены необходимо подобрать оптимальный метод ее очистки. В любом случае, перед началом работы необходимо одеть ненужные вещи, покрыть волосы и защитить органы дыхания от мелких частиц краски.

Существует несколько способов способных снять краску с деревянной стены:

  • химические составы, с помощью которых поверхность очищается от краски;
  • строительный фен – воздействие на краску высокой температуры;
  • болгарка с шлифовальным диском;
  • наждачная бумага и несколько шпателей;
  • средства защиты от токсинов.

Для безопасного и аккуратного демонтажа краски с деревянной поверхности рекомендуется использование щадящих инструментов, таких как:

  • химический способ;
  • механические приспособления;
  • высокая температура.

Первый способ самый быстрый и удобный, однако требует дополнительных средств для его выполнения. Специализированные магазины располагают средствами в основе которых лежит калиевый карбонат и известь. Перед использованием препарата, внимательно изучите инструкцию по его применению. Таким образом, удастся добиться максимальной эффективности очистки стены от краски.

С помощью валика с мягким ворсом покройте стену данным составом. Для доступа к труднодоступным местам используйте кисть. Подождите указанное в инструкции время и удалите краску при помощи шпателя.

Учтите, что данные составы отличаются высокой токсичностью, поэтому работу нужно проводить в респираторе и защитной маске.

Второй способ очищения поверхности от краски – высокая температура. Данный метод более простой в исполнении, нежели предыдущий и не требует особых материальных затрат на его выполнение. Однако, при воздействии на поверхность слишком высокой температуры, существует риск ее возгорания. Для удаления краски воспользуйтесь специальным феном или утюгом. В первом случае, достаточно нагреть поверхность и краска отслоится от нее, а во втором, на покрытие устанавливается фольга, и прикладывается утюг.

Самым простым способом удаления краски со стены является использование механических методов очистки. Для этой цели подготовьте болгарку со специальной насадкой или наждачную бумагу. В процессе работы выделяется много пыли, поэтому защитите голову, глаза и дыхательные пути от нее.

Учтите, что применение газовых горелок для очистки поверхности от краски недопустимо. Данный метод может спровоцировать возгорание материала. В любом случае, перед тем как удалить краску внимательно изучите технологию очистки дерева от краски и соблюдайте элементарные правила безопасного выполнения работ.

Как снять водоэмульсионную краску со стены

Для дальнейшей отделки ранее окрашенной водоэмульсионной краской стены, необходимо избавиться от краски. Таким образом, удастся добиться высокого сцепления между стеной и отделочными материалами.

Для удаления моющейся акриловой водоэмульсионной краски рекомендуем прибегнуть к механическому удалению. Перед началом работы наденьте очки и маску, так как в процессе удаления краски выделяется очень много пыли.

Перед тем как удалить краску поверхности подготовьте материалы в виде:

  • строительных очков;
  • маски;
  • емкости под воду;
  • стремянки;
  • шланга;
  • шпателя.

Для защиты напольного покрытия, застелите его с помощью газет. В емкость налейте теплую воду. Установите стремянку и начните смачивать водоэмульсионную краску валиком. Если вода не впитывается, то смысла смачивать поверхность нет, так как стены покрыты моющейся краской.

Для удаления обычной водоэмульсионной краски необходимо смыть ее теплой водой, несколько раз. Размокание покрытия позволяет обеспечить легкость его демонтажа с поверхности.

Учтите, что для того, чтобы выполнить вторичное увлажнение стены, обеспечьте в помещении сквозняк, который приведет к вздутию и отслаиванию краски. Для демонтажа водоэмульсионной краски выполните такие действия:

  • оденьте защитные вещи;
  • используя неширокий шпатель, удалите краску со стены;
  • если краска не отслаивается, постучите по этому участку молотком или шпателем;
  • если и этот метод не помог, то намочите данные участки водой еще раз.

Во избежание повреждения штукатурки шпателем, удерживайте его под прямым углом по отношению к стене. Пройдитесь по потолку наждачной бумагой, для удаления мелких частиц краски.

Читайте также:
Характеристики металлического инструментального шкафа, его назначение

Как удалить краску в домашних условиях

Существуют нестандартные способы удаления водоэмульсионной краски. С ними предлагаем ознакомиться:

1. Использование клейстера.

Для удаления краски данным методом необходимо подготовить клейстер на основе крахмала, жидкого клея пва или обойного клея. Обработайте стену данным составом. На клей установите газеты, дождитесь высыхания стены. Далее производится удаление газет, вместе с которым демонтируется и слой краски. Для ускорения

С помощью данного способа удается удалить водостойкую водоэмульсионную краску со стен. Для этих целей используйте паяльную лампу или фен. Если краска нанесена на бетонную поверхность, этот способ окажется малоэффективным при ее удалении.

3. Выполнение шлифовки поверхности.

Для того, чтобы отшлифовать поверхность используйте болгарку или ленточный шлифовальный станок. Учтите, что в процессе работы выделяется очень много пыли, поэтому необходимо защитить пол и вынести всю мебель с помещения. Поверхность после очистки получается идеально ровной и гладкой, не нуждается в дополнительной шлифовке.

4. Йодовый состав.

Добавьте к двумстам миллилитрам йода одно ведро воды. Нанесите смесь на стену и подождите несколько минут. Данное средство облегчает процесс удаления краски.

5. Мыльные составы.

С помощью кисточки или губки нанесите мыльную пену на стену. После размягчения краски, смойте ее с помощью тряпки. При наличии в составе краски акриловых добавок, добавьте к мыльному раствору салициловую кислоту или спирт.

При наличии в составе краски латексных примесей, необходимо смыть ее раствором дихлорената хлороформа. Однако, данные препараты отличаются высокой токсичностью и требуют соблюдения правил безопасности по работе с ними.

Смывки на основе растворителей помогут решить проблему как удалить старую краску стена. Большинство новейших составов не имеют запаха и отличаются безвредностью, при правильном их применении.

Предлагаем ознакомиться с двумя самыми популярными составами для удаления водоэмульсионной краски со стен:

1. “Сет Боя” турецкого производства.

С помощью состава удается размягчить краску для дальнейшего ее удаления с деревянной, стальной, бетонной поверхности. Для работы с пластиковыми предметами, данный состав не подходит.

Комбинация разных химических составляющих позволяет удалить разные по структуре многослойные покрытия. После нанесения препарата необходимо подождать пятнадцать минут и удалить краску с помощью шпателя. При необходимости повторите процедуру еще раз. Далее необходимо покрыть стену наполнителем на основе целлюлозы.

2. “Усадьба” – состав для смывки краски.

С помощью состава удается быстро размягчить краску для ее удаления. Смывка подходит для работы на деревянных поверхностях, сохраняя их текстуру и цвет. Смывка отличается гелеобразной формой и подходит для очистки потолка, хорошо удерживаясь на нем. Обработка поверхности занимает мало времени, при этом материал не выделяет токсичных веществ при работе.

После выполнения обезжиривания основной поверхности, возможна дальнейшее выполнение покраски. Использование данного состава не подразумевает его нанесение в маске или респираторе. Однако, в процессе работы рекомендуется проветривать помещение, с целью безопасности.

Как удалить краску стен видео:

Понятие чугуна, его особенности и нюансы использования

Чугун прочно вошел в нашу жизнь много лет назад. Он относительно легко производится и широко применяется в различных областях. Чтобы иметь четкое представление об этом материале необходимо знать его особенности, минусы, плюсы, химический состав, свойства, структуру чугуна и его сплавов, их производство и область применения.

Что такое чугун

Итак, давайте узнаем, какие железоуглеродистые сплавы называют чугунами.

Понятие

Чугуном называется железоуглеродистый сплав с содержанием углерода, то есть под ним понимается материал, который состоит из сплава железа и углерода. Процентное содержание углерода в чугуне составляет более 2,14%. Последний элемент может входить в чугун в виде графита или цементита.

Данное видео рассказывает об особенностях чугуна:

Разновидности

Различают белый и серый чугун.

  • Углерод в белом чугуне представлен в виде карбида железа. Если переломить его, то можно увидеть белый отлив. В чистом виде белый чугун не используют. Его добавляют к процессу производства ковкого чугуна.
  • На изломе серый чугун имеет серебристый отлив. У этого вида чугуна большая сфера использования. Он хорошо поддается обработке резцами.

Кроме этого, чугуны бывают высокопрочные, ковкие и со специальными свойствами.

  • Высокопрочный чугун используют в целях повышения прочности изделия. Механические свойства такого чугуна позволяют это сделать на отлично. Высокопрочный чугун получают из серого в результате добавление к массе примеси магния.
  • Ковкий чугун — это разновидность серого. Название не означает, что этот чугун легко подвергают ковке. Он обладает повышенными свойствами пластичности. Его получают помощью отжига из белого чугуна.
  • Различают так же половинчатый чугун. В нем некоторая часть углерода находится виде графита, а оставшиеся часть в форме цементита.

Особенные черты

Особенность чугуна кроется в процессе его производства. Средняя температура плавления разных видов чугуна составляет 1200ºС. Это значение на 300 градусов меньше, чем у стали. Связано это с очень высоким содержанием углерода. Углерод и атомы железа имеют между собой не очень тесную связь.

Когда идет процесс выплавки, углерод не может полностью внедриться в решетку железа. В результате чугун принимает свойство хрупкости. Его нельзя использовать для изготовления деталей, на которых будет постоянно действовать нагрузка.

Чугун относится к материалам черной металлургии. Его характеристики часто сравнивают со сталью. Изделия из стали или чугуна широко используются в нашей жизни. Их применение является оправданным. Проведя сравнение характеристик, можно сказать следующее об этих двух материалах:

  • Стоимость чугунных изделий ниже стоимости стальных.
  • Материалы отличаются по цвету. Чугун – это темный матовый материал, а сталь – светлый и блестящий.
  • Чугун легче, чем сталь поддается литью. Но сталь легче сваривается и куется.
  • Чугун менее прочный, чем сталь.
  • По весу чугун легче стали.
  • В стали содержание углерода, выше чем в стали.

Плюсы и минусы

Чугун, как и любой материал, имеет положительные и отрицательные стороны.

К плюсам чугуна относят:

  • Углерод в чугуне может находиться в разном состоянии. Поэтому этот материал может быть двух видов (серый и белый).
  • Определенные виды чугуна обладают повышенной прочностью, поэтому чугун иногда ставят на одну линию со сталью.
  • Чугун может достаточно долго сохранять температуру. То есть при нагреве тепло равномерно распределяется по материалу и остается в нем длительное время.
  • По экологичности чугун является чистым материалом. Поэтому его часто используют для изготовления посуды, в которой впоследствии готовится пища.
  • Чугун стоек в кислотно-щелочной среде.
  • Чугун обладает хорошей гигиеничностью.
  • Материал отличается достаточно долгим сроком службы. Замечено, что чем продолжительнее используется чугун, тем его качество лучше.
  • Чугун – долговечный материал.
  • Чугун – это безвредный материал. Он не способен нанести организму даже маленького вреда.
Читайте также:
Фото белых штор в интрьере гостиной

К минусам чугуна относят:

  • Чугун покроется ржавчиной, если на нем непродолжительное время будет находиться вода.
  • Чугун – дорогостоящий материал. Однако этот минус оправдан. Чугун очень качественный, практичный и надежный. Предметы, изготовленные из него, так же получаются качественными и долговечными.
  • Для серого чугуна характерна маленькая пластичность.
  • Для белого чугуна характерна хрупкость. Он в основном идет на переплавку.

Свойства и характеристики

  1. Физическими. К этим характеристикам относятся: удельный вес, коэффициент линейного расширения, действительная усадка. Удельный вес меняется в зависимости от содержания в материале углерода.
  2. Тепловыми. Теплопроводность материала принята рассчитывать по правилу смещения. Для твердого чугуна объемная теплоемкость равна 1 кал/см 3* о С. Если чугун жидкий, то она равна примерно 1,5 кал/см 3 * о С.
  3. Механическими. Эти свойства зависят от самой основы, а так же от размеров и формы графита. Самым прочным считается серый чугун с перлитной основой, а самым пластичным — с ферритной основой. Максимальное снижение прочности наблюдается при форме графита «пластинка», а минимальное – при форме «шар».
  4. Гидродинамическими. Вязкость в чугуне меняется в зависимости от наличия марганца и серы. Так же она резко возрастает когда температура чугуна переходит точку начала затвердевания.
  5. Технологическими. Чугун обладает отличными литейными свойствами, стойкости к износу и вибрации.
  6. Химическими. По электродному потенциалу (по мере убывания) структурные составляющие чугуна располагаются в следующем виде: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

Отличия чугуна от стали по химическому составу и свойствам

На свойства чугуна влияют специальные примеси.

  • Так добавление серы позволяет существенно уменьшить жидкотекучесть и снизить тугоплавкость.
  • Добавление фосфора одновременно дает возможность создать изделие сложной формы, но не дает ему повышенной прочности.
  • Примесь в виде кремния делает температуру плавления не такой высокой и значительно улучшает свойства литья. Различное процентное содержания кремния позволяет создать разный чугун: от чисто-белого до ферритного.
  • Марганец ухудшает литейные и технологические свойства, но повышает прочность и твердость.

Далее вы узнаете, какие элементы входят в хим.состав чугуна.

О том, как сварить чугун электросваркой, расскажет видеоролик ниже:

Структура и состав

Если рассматривать чугун как структурный материал, то он представляет собой металлическую полость с графитными включениями. Структура чугуна это в основном перлит, ледебурит и пластичный графит. При этом у каждого вида чугуна эти элементы преобладают в разных пропорциях или отсутствуют совсем.

По структуре чугуны бывают:

  • перлитные,
  • ферритные и
  • ферритно-перлитный.

Графит присутствует в этом материале в одной из форм:

  • Шаровидная. Графит приобретает такую форму при добавлении присадки магния. Шаровидная форма графита характерна для высокопрочных чугунов.
  • Пластичная. Графит похож на форму лепестков. В такой виде графит присутствует в обычном чугуне. Этот чугун обладает повышенными свойствами пластичности.
  • Хлопьевидный. Графит приобретает такую форму в результате отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидном виде находится у ковкого чугуна.
  • Вермикулярный. Графит названной форма находится у серого чугуна. Она была разработана специально для улучшения пластичных и прочих свойств.

Производство металла

Чугун производят в специальных доменных печах. Основное сырье для получения чугуна – это железная руда. Технологический процесс заключается в восстановлении оксидов железа руды и получении на выходе другого материала – чугуна. Для изготовления чугуна используются следующее топливо: кокс, природный газ и термоантрацит.

После восстановления руды железо имеет твердую форму. Далее его опускают в специальную часть печи (распар), где происходит растворение в железе углерода. На выходе получается жидкий чугун, который опускается в нижнюю часть печи.

Цена на чугун (за 1 кг) зависит от количества углерода в нем, от наличия дополнительных примесей и легирующих компонентов. Примерно цена тонны чугуна будет составлять 8000 рублей.

Области применения

Чугун распространен во многих сферах.

  • Его используют для производства деталей в машиностроении. В основном из чугуна делают блоки для двигателей и коленчатые валы. Для последних требуется усовершенственный чугун, в который добавляют специальные добавки из графита. Благодаря устойчивости чугуна к трению из него делают тормозные колодки отличного качества.
  • Чугун может бесперебойно работать даже при сильно низких температурах. Поэтому его часто используют в производстве деталей машин, которым придется работать в жестких климатических условиях.
  • Хорошо зарекомендовал себя чугун в металлургической области. Его ценят за относительно небольшую цену и отличные литейные свойства. Изготовленные из чугуна изделия характеризуются отличной прочностью и износостойкостью.
  • Из чугуна делают большое множество сантехнических изделий. К ним можно отнести раковины, батареи, мойки и различные трубы. Особо славятся чугунные ванны и радиаторы отопления. Некоторые из них служат в квартирах по настоящее время, хотя приобретены были много лет назад. Чугунные изделия сохраняют свой первоначальный вид и не нуждаются в реставрации.
  • Благодаря хорошим литейным свойствам из чугуна получают настоящие произведения искусства. Его часто применяют в изготовлении художественных изделий. Например, таких как красивые ажурные ворота или памятники архитектуры.

Выбираете ванну? Не знаете, что лучше, чугунная или стальная? Тогда это видео поможет вам:

Характеристики, свойства, виды и применение чугуна

В идеале сплав чугуна состоит из железа и углерода. Но в него часто входят различного рода присадки, потому что без них сплав был бы ещё более хрупким. Так для увеличения прочности в материал добавляются кремний, марганец, фосфор и серу (не больше 1%).

Наличие в чугуне углерода, процент содержания которого колеблется от 2,14 до 4, способствует исключительной твёрдости материала. Но в то же время именно углерод увеличивает его хрупкость. В практике обычно применяется чугун, содержащий около 3 процентов углерода.

Читайте также:
Экономичный фундамент своими руками

Изделия из чугуна

В некоторые виды чугуна также добавляют специальные примеси, чтобы придать материалу дополнительные свойства. Как правило, это хром, никель и алюминий. Если вам нужно решить вопрос связанный с литьём чугуна, советуем обратиться сюда.

Преимущества чугуна

1) Чугун имеет широкое использование в литейном производстве. У него низкая температура плавления. Она равна примерно 1200 градусов, что ниже показателей стали на 250-300 градусов. Всё потому, что углерод и железо образуют не слишком прочную связь между собой. Благодаря этому, а также плотности 7,2 г/см3 чугун превосходит по литейным свойствам другие материалы, за исключением нескольких разновидностей стали.

2) Ещё одним неоспоримым преимуществом чугуна является его твёрдость. Она достигает 7,5 баллов по шкале Мооса. Этот результат превышает показатели кварца и лишь на 2,5 балла меньше от твёрдости алмаза.

3) Детали из чугуна отличаются долговечностью.

4) Чугун – экологически чистый материал. Поэтому его и применяют для создания посуды, в которой готовится пища. Сплав не включает в себя вредных компонентов и безопасен для здоровья человека.

5) Чугун способен долгое время поддерживать высокую температуру.

Процесс литья чугуна

Недостатки чугуна

1) Из-за значительного части углерода в сплаве материал очень хрупок. А потому он не пригоден для создания деталей, которые будут находиться под давлением.

2) Чугун быстро начнёт покрываться ржавчиной, если на нём длительное время будет собираться вода. Полностью изделие не проржавеет, но может утратить опрятный вид. Поэтому для деталей из чугуна необходимо покрытие для защиты от коррозии.

3) Также изделия всегда отличаются массивностью.

Виды чугуна

1) Белый чугун. Этот сплав приобрёл своё название за светлый оттенок на сколе. Он характеризуется входящим в его состав чрезмерным количеством углерода в виде цементита.

Процент углерода чаще всего выше 3, поэтому белый чугун – материал очень хрупкий и ломкий. Он тяжело плавится и с трудом поддаётся обработке стальными инструментами. В чистом виде его применяют не часто, в основном для деталей, не предназначенных для нагрузок.

Но характеристики материала можно изменить, если добавить в сплав примеси. Обычно для этого используют хром и никель. Полученный материал называется «сормайт», его применяют для нагрева. Основное применение белого чугуна – это отливка ванн.

2) Серый чугун. Эта разновидность чугуна тоже была названа по цвету в месте разлома. Материал используется практически во всех сферах народного хозяйства. Количество углерода в сплаве примерно равно 2,5%. И в отличие от белого, в сером чугуне он содержится также в виде графита.

Применение из чугуна

Материал обладает и пластичностью, и хорошей для чугуна прочностью. Благодаря этому материал применяется в производстве деталей, эксплуатируемых при циклических нагрузках. Из серого чугуна изготавливают втулки, зубчатые шестерёнки, литые конструкции.

3) Ковкий чугун. Для создания этого сплава используют белый чугун. Его подвергают обжигу, что способствует образованию феррита. Этот материал наиболее пластичен. Из него получают шестерни, поршни, подшипники, звенья и ролики конвейерных цепей, муфты, тормозные детали и педали.

4) Высокопрочный чугун. Это вид серого чугуна, в котором графит решётке имеет шаровидную форму. Округлость графита ослабляет кристаллическую решётку, что улучшает механические свойства материала.

Вследствие этого свойственные чугуну характеристики (прочность, удобство литья) дополняются устойчивостью к трещинам и пластичностью, которые близки к показателям стали. Высокопрочным чугуном даже можно заменить все стальные механизмы. Из материала изготавливаются турбопроводы и другие отопительные аппараты.

Применение

1) Чугун незаменим в машиностроении. Большое количество деталей (поршни, шестерни, электродвигатели) производятся именно из него.
2) Ценен чугун и в металлургической отрасли. Он обладает отличными литейными качествами, а также не дорог в цене.
2) Продолжает чугун широко использоваться для создания канализационных труб и сантехники. Из него изготавливаются ванны, отличающиеся долговечностью, раковины и фитинги. Некоторые радиаторы, приобретённые годы назад, всё ещё продолжают служить своим владельцам.
3) Сплав идёт и на производство посуды. Сковородки из чугуна пользуются особой популярностью.
4) Печи из чугуна не только значительно дешевле аналогов, но и не подвержены деформации при нагреве.
5) Также из чугуна создаются декоративные элементы или художественные элементы: ажурные ограды, ворота и решётки.

В последнее время из-за высокой затратности производства чугуна, его использование значительно сократилось. Чтобы облегчить производство, вместо него стали использовать сплавы более лёгкие для изготовления. Эта тенденция продолжается уже несколько лет, и для многих сейчас чугун кажется пережитком прошлого. Но остались отрасли, в которых он пока не сдаёт позиции и по-прежнему крайне необходим. Поэтому полностью отказаться от использования чугуна не представляется возможным.

Чугун: процесс производства, классификация и маркировка

В век бурного развития металлургической промышленности и производства чугун играет ключевую роль. Давайте разберемся, что это за материал, как он появился, как производится, какими свойствами обладает, какие виды классификации чугуна существуют, и каким образом он применяется в различных областях промышленности.

Определение

Чугуном называется смесь 2,14 % углерода с железом, полученная при термическом нагревании в доменных печах до 1200 градусов Цельсия. С помощью шестого элемента таблицы Менделеева железо в форме сплава приобретает увеличенную твердость, теряя пластичность и ковкость, делая данный материал хрупким.

Помимо углерода, для получения особых параметров, в металлическую матрицу, добавляются такие элементы, как Si, Mg, P, S. Также широко применяются легирующие агенты – Cr, V, Ni, Al.

История

Технология изготовления чугуна пришла к нам из Китая, где «ходили» чугунные деньги еще в 10 веке нашей эры. Потомки монголов уже в 13 веке готовили котлы из этого сплава. На полях сражений в Столетней войне впервые применялись артиллерийские орудия и боеприпасы, отлитые из данного твердого раствора. В России его широкое применение в изготовлении оружия было налажено в 16 веке после появления доменной печи. В связи с этим, в 1701 году был построен Уральский чугунолитейный завод, который стал началом народного промысла, получившего название «Каслинское литье».

Читайте также:
Шкафы в гостиную. Витрины для гостиной

Начиная с 18 века Великобритания занимает пальму первенства по производству чугуна в мире. Благодаря новой технологии Уилкинсона, к середине 19 века в этой стране производилось половина всего мирового объема.

Технология изготовления не стояла на месте, что позволило Соединенным Штатам в конце 19 века вырваться вперед.

В то время из этого сплава начали изготавливать рельсы, водопроводные и канализационные трубы, камины, и такие сложные инженерно-строительные сооружения, как мосты.

Процесс производства чугуна

Получение чугуна проводят в доменных печах. Этот процесс является достаточно энергоёмким и затратным производством. В качестве сырья используют 4 основных группы руд:

  • Гематитовый железняк, состоящий из ангидридного оксида железа, держит 70% (Fe) и 30% (O);
  • Магнетитовый железняк, содержит 72,4% (Fe), и 27,6% (O);
  • Бурый железняк, содержит 59,8% элементарного железа;
  • Сидеритовый железняк, содержит 48,3% (Fe).

Технологический процесс проходит в несколько этапов

Сначала, в процессе подготовки, измельчают железную руду с содержанием оксидов железа (FeO и Fe2O3) не менее 40% от общей массы. Затем путем дробления, грохочения, усреднения, промывки, обогащения и обжига, избавляются от неметаллических примесей – S, P, As, и поднимают массовую долю основного металла в руде.

По окончанию, подготовительного этапа, загружают все компоненты в печь.

Доменная печь представляет собой непрерывно действующее металлургическое оборудование в виде шахты, массой 30 тысяч тонн. Доменная печь состоит из 5 элементов: верхней части в форме цилиндра – колошника, широкой конической части – шахты, широкой части – распары, зауженной части – заплечиков и нижней части – горна. Загрузка всех компонентов производится сверху через колошник, а готовый продукт и шлак раздельно выходят снизу из горна.

Одновременно с рудой в домну помещают коксующиеся угли, выполняющие функцию топлива. В процессе термического разложения углей образуются соединения углерода, участвующие в качестве восстановительного агента. Для ускорения процесса высвобождения металла из руды добавляется флюсы. Обычно это горные породы, содержащий оксиды кальция и магния.

После окончания этапа загрузки начинается процесс выплавки, когда загруженные компоненты превращаются в сплав, шлак и газ. Физико-химические реакции, протекающие при этом можно охарактеризовать как восстановительно-окислительные, так как происходит восстановление окислов железа и окисление восстановительного агента.

Процессы протекающие в печи

Процессы, протекающие в доменной печи можно описать следующими химическими уравнениями:

При нагревании кокса происходит выделение элементарного углерода, который с кислородом образует углекислый газ.

С + О2 = СО2 + выделение энергии

CO2 при нагревании дальше окисляется до оксида углерода, и восстанавливает элементарное железо из его оксидов в руде.

Fe2O3 + 3 CO = 2Fe + 3 CO2

После реакции восстановления, металл насыщается углеродом, а при достижении 1150-1200°С стекает уже в форме металлического компаунда в горн. Из остатков пустой руды и флюсов образуют отход — шлак, который непрерывно удаляется.

Параметры чугуна

Плотность — 7,2 г/см3. Температура плавления составляет 1200 °С. Хрупкость и малая пластичность сплава обусловлена следующими факторами:

  1. Увеличение длины связи, между атомами Fe, из-за повышенного содержания углерода;
  2. Неполное внедрение атомов углерода в структуру матрицы железа в связи с низкой, по сравнению со сталью, температурой плавления.

Именно по этим причинам, данный твердый металлический раствор нашел широкое применение в производстве деталей, обладающих высокой прочностью. Однако, он не подходит для продукции, подвергающейся нагрузкам, значения которых быстро изменяются во времени.

Классификация чугунов

Существуют несколько видов классификации чугунов.

  1. По содержанию элементарного углерода делятся на:
    • доэвтектический (2,14-4,3 %);
    • эвтектический (4,3%);
    • заэвтектический (4,3-6,67%).
  2. По видам углерода, и цвету излома:
    • Белый (С > 3%, в форме карбида). Его применение ограничено производством изделий, не подвергающихся большим нагрузкам, из-за значительной хрупкости. Но при добавлении легирующих присадок, содержащих хром, никель, ванадий, алюминий повышаются его эксплуатационные параметры;
    • Серый (С -2,5%, в форме перлита) обладает хорошей износостойкостью и понижает силу трения. Применяется при изготовлении деталей промышленного оборудования, подвергающихся циклическим нагрузкам. При добавлении специальных присадок, имеющих в составе Mo, Ni, Cr, B, Cb, Sb улучшается стойкость при использовании в агрессивных средах;
    • Половинчатый (С – 3,5-4,2%, в форме графита и карбида и наличие следовых количеств цементита и ледебурита). Такой вид нашел свое применение при производстве изделий, подвергающихся постоянному трению.
  3. По физическим параметрам, согласно ГОСТ 1412-54 и 1215-59, различают марки чугуна:
    • Ковкий (КЧ), представляет собой его белую разновидность после специального обжига. При этом доля углерода находится на уровне 3,5%, и он представлен в форме Fe2O3 или зернистого перлита, с графитовыми включениями. В качестве присадок для повышения устойчивости к трению обычно добавляют Mg, Te, B. Следует отметить, данная марка никогда не подвергается ковке, в прямом смысле этого слова;
    • Высокопрочный (ВЧ), образуется путем вкрапления в металлическую решетку шарообразных включений углерода и введении в состав магния, кальция, селена, иттрия. Характеризуется улучшенными механическими, теплопроводными пластическими параметрами.
  4. По специфическим свойствам:
    • Износостойкий;
    • Антифрикционный;
    • Коррозионностойкий;
    • Жаростойкий;
    • Немагнитный.
  5. По шкале твердости Бринелля:
    • Мягкий (НВ менее 149);
    • Умеренной твердости (НВ 149-197);
    • Улучшенной твердости (НВ 197-269);
    • Твердый (НВ более 269).
  6. По значению временного сопротивления при растяжении:
    • Обыкновенной прочности (менее 20 кгс/мм2);
    • Улучшенной прочности (20-38 кгс/мм2);
    • Максимальной прочности (более 38 кгс/мм2).
  7. По магнитным характеристикам:
    • Ферромагнитный — обладающий магнитными свойствами, из-за высокого содержания в металлической матрице феррита и цементита;
    • Паромагнитный – обладающий малой магнитной проницаемостью, содержащий в своем составе присадки из хрома, меди и алюминия.

Маркировка

По Гостам, все существующие марки обозначаются 2 буквами и 2 числами, при этом числа отражают значения временного сопротивления (кгс/мм2) и относительного удлинения (%). К примеру, цифры в марке КЧ-30-6, показывают временное сопротивление — 30 кгс/мм2 и относительное удлинение — 6 %.

Путем введения в состав специальных добавок, модифицируют состав сплава. Тогда к названию марки прибавляется буква М.

Области использования

Применение различных марок чугуна зависит от металлургического компаунда и его эксплуатационных характеристик.

Белый вид используется в производстве нагревательных элементов и бытовой сантехники (ванн, раковин), а также является сырьем для получения ковких разновидностей твердых растворов.

Читайте также:
Циркуляционный насос для отопления Grundfos: характеристики и установка водяного прибора типа Грундфос в системе, его мощность

Серый — входит в состав различных элементов двигателей для машиностроительной отрасли.

Ковкий – при изготовлении тормозных колодок и деталей для промышленного измельчительного оборудования. Кроме того, он имеет широкое применение в текстильной промышленности при отливке запасных частей сложной формы для оборудования. Применяется КЧ при изготовлении кухонной посуды, элементов интерьера, уличных фонарей, перил для лестниц.

Высокопрочный сорт применяется при производстве труб, фитингов для водоснабжения, канализации, нефтедобывающего производства. Кроме того, из него делают секционные радиаторы, эксплуатируемые в системах центрального отопления жилых домов и административных зданий.

Из ферромагнитного типа изготавливают электрощиты и другие составляющие электротехнического оборудования, а немагнитный его тип наоборот используется в качестве электроизолирующего материала.

В огромном количестве чугун используется как сырье на сталелитейных предприятиях.

Интересные факты

По мнению профессора Мариенбаха, свое название чугун получил от китайского слова – «чжугун», что в переводе означает «литейщик».

Чугунная посуда издавна используется по всему миру и очень удобна для приготовления различных видов пищи.

Неотъемлемым атрибутом русских народных сказок является печь, в которой в чугунке – сосуде определенной формы и отлитой из данного сплава, герои варили главное блюдо – картошку в мундире.

Самые лучшие блины получаются на чугунной сковородке.

До появления электрических утюгов, хозяйки использовали тяжелые чугунные утюги, с идеально гладкой подошвой нагревая её до красна, над источником огня.

Следующим этапом, были угольные чугунные утюги по своей конструкции напоминающие маленькие печки. Для их разогрева внутрь помещали березовый уголь. Такой утюг даже имел трубу для получения необходимой тяги.

Известные нам с детства канализационные люки для смотровых колодцев имели круглую форму, отливались из чугуна и были впервые изготовлены сто пятьдесят лет назад.

Производство чугуна во всем мире в 2015 году составило более 898 млн. тонн, что на 3% меньше чем в 2008 году.

Заключение

Подробно рассмотрев те вопросы, которые были поставлены выше, можно заключить:

  1. Чугун – это сплав железа с углеродом с добавлением специальных модификаторов;
  2. Для его производства добываются различные типы руд, подвергающиеся предварительной подготовке и обогащению;
  3. Выплавка происходит в доменной печи, которая непрерывно работает и представляет собой целый металлургический комплекс оборудования;
  4. В зависимости от количества и форм растворенного углерода в металлической матрице, все сплавы делятся на различные виды и обладают различными свойствами;
  5. Применение различных марок чугуна напрямую зависит от его физико-химических параметров полученного сплава;
  6. Несмотря на наличие новых типов материалов, кухонная чугунная посуда до сих пор пользуется спросом у многих домохозяек и поваров;
  7. Старинные угольные чугунные утюги представляли собой маленькую печку и топились углем, что делало процесс глажки очень утомительным и пожароопасным делом;
  8. Производство чугуна достаточно энергоёмкое и финансово затратное дело, поэтому в настоящее время его объем неизменно сокращается во всем мире, так как на смену приходят другие современные, износостойкие и дешевые в изготовлении композиционные материалы.

Классификация чугуна – виды

«Железное литьё» известно человечеству с незапамятных времен. В наше время оно широко используется во многих сферах народного хозяйства и носит название – чугун. И если о коленвалах, картерах редукторов, ступицах колес, арматуре обычный человек может и не знать, то о сковородках, чугунках, радиаторах, ваннах, решетках и других чугунных изделиях знают все.

Металлургическая промышленность производит разные простые и специальные виды чугуна, для каждого из которых существует своя сфера применения.

Особенности чугунов

Чугун – железоуглеродистый сплав, выплавляемый с использованием топлива из магнитного, красного или бурого железняка, с добавлением специальных неорганических веществ – плавней (флюсов).

Очень многие не видят принципиальных отличий между сталью и чугуном, ошибочно предполагая, будто это одно и тоже.

Оба продукта металлургии являются сплавами – состоят из нескольких компонентов, одним из которых является железо.

Чугун выступает сырьём для производства стали.

Технологические свойства:

  • у стали – деформационные (штамповка, вальцевание, ковка);
  • у чугуна – литейные.

Присутствие углерода:

  • сталь – 0,02 – 2,14 %;
  • чугун – 2,14 – 6,67 %.

Внешние отличия:

  • чугун темный и матовый;
  • сталь серебристая и блестящая.

Различные физические характеристики

  • выше литейные качества;
  • легко обрабатывается резанием;
  • имеет меньший вес;
  • ниже температура плавления.

К минусам чугуна можно отнести:

  • малая пластичность;
  • хрупкость;
  • слабо поддаётся ковке и сварке.

У чугуна низкая себестоимость, он дешевле стали.

Добавки и примеси

Весь поставляемый чугун регламентирован ГОСТами по своему химическому составу и содержанию примесей. Чугунное литьё, помимо железа, имеет в себе некоторые «ингредиенты», влияющие на конечный продукт и добавляющие определенные особенности:

  • углероды – увеличивают твердость сплава;
  • кремний – улучшает литейные качества;
  • марганец – придает крепость;
  • сера – «загущает», ограничивает жидкотекучесть чугуна.
  • фосфор вызывает образование трещин в холодном состоянии и снижает механические параметры.

С целью улучшения исходного материала чугун легируют, то есть вводят различные легирующие добавки, изменяющие физические и/или химические свойства.

  • цирконий;
  • алюминий;
  • молибден;
  • титан;
  • ванадий;
  • медь;
  • хром.

Чугуны с большим содержанием кремния и марганца в составе относят к легированным.

Классификация чугунов

Металлургическая промышленность выпускает разные виды чугуна. Сорт зависит от участвующих в сплаве форм графита или цементита и остальных компонентов.

Серый чугун (СЧ)

Обозначают буквами СЧ. На разрезе – серовато-черный, что обусловлено присутствием графита, этого природного цвета. В составе также присутствуют различные примеси, в том числе и кремний. Этот вид чугуна, свободно поддающийся резке и часто употребляющийся в машиностроительной отрасли для «неосновных» деталей, при добавлении фосфора становится жидкотекучим. Применим для всех видов литья, в том числе художественного.

Белый чугун

На разрезе светлый, благодаря присутствию карбида железа. Подвергается дальнейшей переработке на ковкий чугун и сталь. Поэтому сорт называют передельным. Свойства – хрупкость и твердость, слабо обрабатываемый, не годится для самостоятельного использования. Твердый, слабо подвержен обработке, хрупкий – такие свойства делают его непригодным для самостоятельного использования.

Ковкий чугун

Обозначение – КЧ. При длительном отжиге белый чугун преобразуется в ковкий.

Свойства – не поддаётся обработке давлением, но при этом обладает повышенной сопротивляемостью ударам и прочностью при растяжении. Ковкий чугун подходит для изготовления деталей усложненной конфигурации.

Читайте также:
Стиль кантри в современном ландшафтном дизайне

Высокопрочный

Маркируют буквами ВЧ. Получают при введении в серый жидкий чугун спецдобавок, для придания графиту сфероидальной формы. Высокопрочный вид чугуна применяют для изготовления ответственных деталей – шестерён, коленвалов, поршней, которые должны иметь высокую износоустойчивость.

Форма выпуска передельного и литейного видов – специальные формы – чушки. Современные технологии позволяют получить полуфабрикаты, квадратные, листовые, пластинчатые, брусковые заготовки разновидностей чугуна.

В зависимости от назначения и химсостава выделяют следующие разновидности чугуна:

  1. ферросплавы
  2. легированные.

Они имеют названия, соответствующие металлам-добавкам:

  • циркониевые;
  • хромистые;
  • ванадиевые;
  • медные;
  • титановые.

Легированные виды более всего востребованы в производстве агрегатов, механизмов, узлов и деталей, работающих в особо неблагоприятных средах и условиях.

Чугун, отличающийся увеличенным процентным включением ферромарганца или ферросилиция, относят к специальным – ферросплавам. Добавляются в сталеплавильном производстве для выделения кислорода – раскисления.

К легированным чугунам относят:

  1. Антифрикционные;
  2. Жаростойкие;
  3. Жаропрочные;
  4. Коррозионностойкие.

Антифрикционные виды маркируются первыми буквами АЧ. Например, АЧС – это антифрикционный серый чугун. Ещё можно увидеть маркировку АЧВ – антифрикционный высокопрочный чугун и АЧК – антифрикционный ковкий.

Жаростойкий вид маркируют буквами ЖЧ. Далее указывается буква обозначающая легирующий элемент. Например, ЖЧХ-2,5. Это жаростойкий чугун с добавлением хрома 2,5%.

К жаростойким относят марки: ЧН19ХЗШ.

К коррозионностойким: маркировка ЧНХТ, ЧН1МХД

Еще их называют специальными чугунами.

Производство

Технология промышленного извлечения железа из железосодержащего сырья и получение чугуна достаточно трудоёмкая и сложная. Нет смысла описывать все химические и технологические процессы и углубляться в терминологию. Изучить вопрос можно при желании в источниках по металлургии.

Чугун выплавляют из магнитного, красного, бурого железняка, на металлургических комбинатах, в специальных доменных печах. Топливом служит кокс, который частично могут заменять мазутом или газом.

Руда проходит предварительную подготовку, прежде чем попасть в доменную печь. Помимо руды и топлива, для плавки используют флюсы – известняки, необходимые для образования шлака и удаления серы из расплава.

Методы подготовки зависят от качества руды – это дробление, сортировка, окусковывание, обогащение и другие.

Пройдя все сложные процессы, руда превращается в шихту, которая непрерывно загружается в доменную печь.

Через фурмы в нижней части подается раскаленный воздух, обогащенный кислородом и природный газ, который сгорает под воздействием высоких температур, образуя диоксид кислорода. Поднимаясь выше, газ соединяется с кислородом и с еще не сгоревшим углеродом, преобразуясь в угарный газ СО. Он вступает в реакцию с оксидами железа, «отбирая» у них кислород.

В результате образуется почти чистый металл. Расплавленная чугунная масса стекает в горн. Несгораемые остатки также стекают вниз.

Готовый чугун сливают через определенные промежутки времени в специальные ковши.

Пока в печи идет процесс плавки, отверстие, через которое выпускают чугун, забивают специальной пробкой из тугоплавкой массы. Чтобы выпустить металл, в пробке пробивают отверстие. По специальным каналам в полу цеха поток расплавленного металла течет «красным сливом».

Жидкий шлак также выпускают из печи по другому каналу.

С каждой плавки берется проба. Металл заливают в специальную форму и делают анализ. Все процессы автоматизированы. За ними следят операторы.

А простому обывателю домна представляется гигантской пробиркой, в которой происходит «таинство» превращения железной руды в чугун.

Преимущества «железного литья»

Чугуны, как и любые материалы, имеют определенные плюсы и минусы, при эксплуатации различной продукции из них – запчастей к автомобилям, деталей станков, сантехнического оборудования и других изделий.

  • экологичность;
  • способность сохранять температуру;
  • высокая теплоотдача;
  • устойчивость к перепадам температур;
  • устойчивость к кислотам и щелочам;
  • коррозионная устойчивость;
  • некоторые виды – повышенной прочности, что позволяет сравнивать со сталью;
  • износостойкость;
  • долговечность.
  • хрупкость, при сборке следует соблюдать осторожность;
  • большой вес изделий;
  • ржавеет при длительном контакте с водой.

Основу черной металлургии в нашей стране составляет производство чугуна, стали и проката. Крупнейшим потребителем «железного литья» являются такие стратегически важные отрасли как металлообработка, машиностроение, строительство, транспорт, легкая промышленность, химическая и другие.

Железное литьё не сдает свои позиции и в производстве товаров народного потребления – чугунные котлы, сковородки, утятницы, ограды. Искусные мастера из этого металла создают самые настоящие произведения искусства – каминные решетки, ограды, скамейки, перила, украшая их ажурными чугунными кружевами.

Виды чугуна, классификация, состав, свойства, маркировка и применение

Определение

Чугуном называется смесь 2,14 % углерода с железом, полученная при термическом нагревании в доменных печах до 1200 градусов Цельсия. С помощью шестого элемента таблицы Менделеева железо в форме сплава приобретает увеличенную твердость, теряя пластичность и ковкость, делая данный материал хрупким.

Помимо углерода, для получения особых параметров, в металлическую матрицу, добавляются такие элементы, как Si, Mg, P, S. Также широко применяются легирующие агенты – Cr, V, Ni, Al.

История

Технология изготовления чугуна пришла к нам из Китая, где «ходили» чугунные деньги еще в 10 веке нашей эры. Потомки монголов уже в 13 веке готовили котлы из этого сплава. На полях сражений в Столетней войне впервые применялись артиллерийские орудия и боеприпасы, отлитые из данного твердого раствора. В России его широкое применение в изготовлении оружия было налажено в 16 веке после появления доменной печи. В связи с этим, в 1701 году был построен Уральский чугунолитейный завод, который стал началом народного промысла, получившего название «Каслинское литье».

Начиная с 18 века Великобритания занимает пальму первенства по производству чугуна в мире. Благодаря новой технологии Уилкинсона, к середине 19 века в этой стране производилось половина всего мирового объема.

Технология изготовления не стояла на месте, что позволило Соединенным Штатам в конце 19 века вырваться вперед.

В то время из этого сплава начали изготавливать рельсы, водопроводные и канализационные трубы, камины, и такие сложные инженерно-строительные сооружения, как мосты.

Процесс производства чугуна

Получение чугуна проводят в доменных печах. Этот процесс является достаточно энергоёмким и затратным производством. В качестве сырья используют 4 основных группы руд:

  • Гематитовый железняк, состоящий из ангидридного оксида железа, держит 70% (Fe) и 30% (O);
  • Магнетитовый железняк, содержит 72,4% (Fe), и 27,6% (O);
  • Бурый железняк, содержит 59,8% элементарного железа;
  • Сидеритовый железняк, содержит 48,3% (Fe).
Читайте также:
Фото и цены кондиционеров: описание, отзывы

Технологический процесс проходит в несколько этапов

Сначала, в процессе подготовки, измельчают железную руду с содержанием оксидов железа (FeO и Fe2O3) не менее 40% от общей массы. Затем путем дробления, грохочения, усреднения, промывки, обогащения и обжига, избавляются от неметаллических примесей – S, P, As, и поднимают массовую долю основного металла в руде.

По окончанию, подготовительного этапа, загружают все компоненты в печь.

Доменная печь представляет собой непрерывно действующее металлургическое оборудование в виде шахты, массой 30 тысяч тонн. Доменная печь состоит из 5 элементов: верхней части в форме цилиндра – колошника, широкой конической части – шахты, широкой части – распары, зауженной части – заплечиков и нижней части – горна. Загрузка всех компонентов производится сверху через колошник, а готовый продукт и шлак раздельно выходят снизу из горна.

Одновременно с рудой в домну помещают коксующиеся угли, выполняющие функцию топлива. В процессе термического разложения углей образуются соединения углерода, участвующие в качестве восстановительного агента. Для ускорения процесса высвобождения металла из руды добавляется флюсы. Обычно это горные породы, содержащий оксиды кальция и магния.

После окончания этапа загрузки начинается процесс выплавки, когда загруженные компоненты превращаются в сплав, шлак и газ. Физико-химические реакции, протекающие при этом можно охарактеризовать как восстановительно-окислительные, так как происходит восстановление окислов железа и окисление восстановительного агента.

Процессы протекающие в печи

Процессы, протекающие в доменной печи можно описать следующими химическими уравнениями:

При нагревании кокса происходит выделение элементарного углерода, который с кислородом образует углекислый газ.

С + О2 = СО2 + выделение энергии

CO2 при нагревании дальше окисляется до оксида углерода, и восстанавливает элементарное железо из его оксидов в руде.

Fe2O3 + 3 CO = 2Fe + 3 CO2

После реакции восстановления, металл насыщается углеродом, а при достижении 1150-1200°С стекает уже в форме металлического компаунда в горн. Из остатков пустой руды и флюсов образуют отход — шлак, который непрерывно удаляется.

Состав серого чугуна и его структура

Параметры и свойства сплава напрямую зависят от режима охлаждения, дело в том, что именно во время охлаждения формируется структура материала.

В процессе медленного охлаждения происходит образование немалых кристаллов железа, а сочетание металла и углерода становится перлитным. В ходе такого охлаждения происходит не только увеличение размера кристаллов металла, но и углеродных включений. Такое сочетание приводит к тому, что перлитный материал имеет не только высокую прочность, но и повышенную хрупкость.

Оценка структуры СЧ определяет:

  • размеры включений графита, измеряя в микрометрах (МКМ), их распределение, количество (в %), вид структуры металлической основы и при наличии перлита — его дисперсность.

По строению металлической основы серые чугуны делят на:

  1. перлитные — в составе структуры перлит и графит;
  2. ферритно-перлитные — феррит, перлит и графит;
  3. ферритные — структура состоит из феррита и графита.

Какая основа будет зависит от скорости охлаждения после затвердевания.

Для обозначения частей микроструктуры чугун этого типа используют терминологию определенную в ГОСТ 3443-87, например, пластинчатый графит обозначают буквами ПГ. Углерод включен в материал в следующих формах.

  • пластинчатая прямолинейная, ее обозначают ПГФ1;
  • пластинчатая завихреная — ПГФ2;
  • игольчатая — ПГФ3;
  • гнездообразная -ПГФ4.

Первоочередную значимость для приобретения требуемых параметров чугунной отливки имеет его структура, именно поэтому при выполнении заготовок требуется тщательное выполнение технологии плавления и заливания сырья. Для обретения требуемых параметров серого чугуна и устранения дефектов применяют операцию модификации.

В составе СЧ, в зависимости от его марки, могут входить следующие вещества:

Основа — Fe (железо), остальное:

  • C (углерод) — 2,9-3,7%;
  • Si (кремний) -1,2-2,6%;
  • Mn (марганец) — 0,5-1,1;
  • P (фосфор) не больше 0,2-0,3%;
  • S (сера) не больше 0,12-0,15%.

Допустимо легирование серого чугуна с использованием таких веществ как Cr, Ni, Cu, и некоторыми другими элементами.

Кремний в составе увеличивает графитизацию углерода. Марганец несмотря на то что затрудняет графитизацию, улучшает его механические свойства.

Химический состав СЧ определен в ГОСТ 1412-85. Серый чугун производят во многих странах мира, в США аналогом этого материала считается A48-30B, в Британии BS 200 или 220, в КНР GB HT 20, в Европейском союзе EN-JL1030 FG20.

Параметры чугуна

Плотность — 7,2 г/см3. Температура плавления составляет 1200 °С. Хрупкость и малая пластичность сплава обусловлена следующими факторами:

  1. Увеличение длины связи, между атомами Fe, из-за повышенного содержания углерода;
  2. Неполное внедрение атомов углерода в структуру матрицы железа в связи с низкой, по сравнению со сталью, температурой плавления.

Именно по этим причинам, данный твердый металлический раствор нашел широкое применение в производстве деталей, обладающих высокой прочностью. Однако, он не подходит для продукции, подвергающейся нагрузкам, значения которых быстро изменяются во времени.

Классификация чугунов

Существуют несколько видов классификации чугунов.

  1. По содержанию элементарного углерода делятся на:
      доэвтектический (2,14-4,3 %);
  2. эвтектический (4,3%);
  3. заэвтектический (4,3-6,67%).
  4. По видам углерода, и цвету излома:
      Белый (С > 3%, в форме карбида). Его применение ограничено производством изделий, не подвергающихся большим нагрузкам, из-за значительной хрупкости. Но при добавлении легирующих присадок, содержащих хром, никель, ванадий, алюминий повышаются его эксплуатационные параметры;
  5. Серый (С -2,5%, в форме перлита) обладает хорошей износостойкостью и понижает силу трения. Применяется при изготовлении деталей промышленного оборудования, подвергающихся циклическим нагрузкам. При добавлении специальных присадок, имеющих в составе Mo, Ni, Cr, B, Cb, Sb улучшается стойкость при использовании в агрессивных средах;
  6. Половинчатый (С – 3,5-4,2%, в форме графита и карбида и наличие следовых количеств цементита и ледебурита). Такой вид нашел свое применение при производстве изделий, подвергающихся постоянному трению.
  7. По физическим параметрам, согласно ГОСТ 1412-54 и 1215-59, различают марки чугуна:
      Ковкий (КЧ), представляет собой его белую разновидность после специального обжига. При этом доля углерода находится на уровне 3,5%, и он представлен в форме Fe2O3 или зернистого перлита, с графитовыми включениями. В качестве присадок для повышения устойчивости к трению обычно добавляют Mg, Te, B. Следует отметить, данная марка никогда не подвергается ковке, в прямом смысле этого слова;
  8. Высокопрочный (ВЧ), образуется путем вкрапления в металлическую решетку шарообразных включений углерода и введении в состав магния, кальция, селена, иттрия. Характеризуется улучшенными механическими, теплопроводными пластическими параметрами.
  9. По специфическим свойствам:
      Износостойкий;
  10. Антифрикционный;
  11. Коррозионностойкий;
  12. Жаростойкий;
  13. Немагнитный.
  14. По шкале твердости Бринелля:
      Мягкий (НВ менее 149);
  15. Умеренной твердости (НВ 149-197);
  16. Улучшенной твердости (НВ 197-269);
  17. Твердый (НВ более 269).
  18. По значению временного сопротивления при растяжении:
      Обыкновенной прочности (менее 20 кгс/мм2);
  19. Улучшенной прочности (20-38 кгс/мм2);
  20. Максимальной прочности (более 38 кгс/мм2).
  21. По магнитным характеристикам:
      Ферромагнитный — обладающий магнитными свойствами, из-за высокого содержания в металлической матрице феррита и цементита;
  22. Паромагнитный – обладающий малой магнитной проницаемостью, содержащий в своем составе присадки из хрома, меди и алюминия.
Читайте также:
Фото белых штор в интрьере гостиной

Маркировка

По Гостам, все существующие марки обозначаются 2 буквами и 2 числами, при этом числа отражают значения временного сопротивления (кгс/мм2) и относительного удлинения (%). К примеру, цифры в марке КЧ-30-6, показывают временное сопротивление — 30 кгс/мм2 и относительное удлинение — 6 %.

Путем введения в состав специальных добавок, модифицируют состав сплава. Тогда к названию марки прибавляется буква М.

Основные характеристики

Чугун широко распространен и востребован черной металлургией. Его производят путем воссоздания железной руды при поддержке углеродного топлива (кокса). В процессе реакции восстановления, полученный расплав получает дополнительную порцию углерода.

Именно, объем углерода, находящийся в свободном состоянии, определяет механические параметры этого чугуна. Одно из свойств, позволяющее применять этот материал не только как передельный металл, но и как литьевой – это довольно высокие литейные качества и малая усадка при застывании отливки. У серого чугуна отмечается высокая текучесть, и это позволяет отливать довольно сложные изделия.

Существует и ограничение на применение изделий полученных из этого чугуна – оно обусловлено тем, этот материал имеет невысокую прочность на изгиб и высокую хрупкость. Но с другой стороны, его отличает высокая прочность на сжатие.

Этот материал отличает и стойкость к износу. Это допускает применять его в узлах, работающих в условиях высокого трения. В таких условиях сильное воздействие оказывают антифрикционные параметры серого чугуна.

Большой объем углерода понижает плотность серого чугуна, она равна от 6,8 до 7,3 тонны на м3.

Включения углерода не позволяют выполнять неразъемные соединения из заготовок, выполненных из серого чугуна, с помощью сварки. Но, тем не менее, разработаны и применяют технологии сварочных работа, которые можно проводить при соблюдении ряд условий. В этот набор входят предварительный нагрев заготовок, применение специализированных электродов с высоким содержанием углерода. Плавное охлаждение шва, это необходимо для удаления напряжений в сварном шве. Но в любом случае, его структура заметно отличается от основного материала.

Области использования

Применение различных марок чугуна зависит от металлургического компаунда и его эксплуатационных характеристик.

Белый вид используется в производстве нагревательных элементов и бытовой сантехники (ванн, раковин), а также является сырьем для получения ковких разновидностей твердых растворов.

Серый — входит в состав различных элементов двигателей для машиностроительной отрасли.

Ковкий – при изготовлении тормозных колодок и деталей для промышленного измельчительного оборудования. Кроме того, он имеет широкое применение в текстильной промышленности при отливке запасных частей сложной формы для оборудования. Применяется КЧ при изготовлении кухонной посуды, элементов интерьера, уличных фонарей, перил для лестниц.

Высокопрочный сорт применяется при производстве труб, фитингов для водоснабжения, канализации, нефтедобывающего производства. Кроме того, из него делают секционные радиаторы, эксплуатируемые в системах центрального отопления жилых домов и административных зданий.

Из ферромагнитного типа изготавливают электрощиты и другие составляющие электротехнического оборудования, а немагнитный его тип наоборот используется в качестве электроизолирующего материала.

В огромном количестве чугун используется как сырье на сталелитейных предприятиях.

Свойства

  • Физические (к ним относятся усадка, удельный вес, коэффициент линейного расширения).
  • Тепловые (1 кал/см3*оС или 1,5 кал/см3*оС).
  • Механические (имеют прямую зависимость от формы, размеров и основы графита, входящего в состав – это пластичность и прочность).
  • Химические (расположение элементов по электродному потенциалу).
  • Гидродинамические (зависят от количества марганца и серы в сплаве).
  • Технологические (отвечают за стойкость к вибрации).

Интересные факты

По мнению профессора Мариенбаха, свое название чугун получил от китайского слова – «чжугун», что в переводе означает «литейщик».

Чугунная посуда издавна используется по всему миру и очень удобна для приготовления различных видов пищи.

Неотъемлемым атрибутом русских народных сказок является печь, в которой в чугунке – сосуде определенной формы и отлитой из данного сплава, герои варили главное блюдо – картошку в мундире.

Самые лучшие блины получаются на чугунной сковородке.

До появления электрических утюгов, хозяйки использовали тяжелые чугунные утюги, с идеально гладкой подошвой нагревая её до красна, над источником огня.

Следующим этапом, были угольные чугунные утюги по своей конструкции напоминающие маленькие печки. Для их разогрева внутрь помещали березовый уголь. Такой утюг даже имел трубу для получения необходимой тяги.

Известные нам с детства канализационные люки для смотровых колодцев имели круглую форму, отливались из чугуна и были впервые изготовлены сто пятьдесят лет назад.

Производство чугуна во всем мире в 2015 году составило более 898 млн. тонн, что на 3% меньше чем в 2008 году.

Прочие показатели

Что касается разделения чугунов по прочности, то здесь применяется следующая классификация:

  • Обычная прочность: σв до 20 кг/мм2.
  • Повышенная прочность: σв = 20 — 38 кг/мм2.
  • Высокая прочность: σв = 40 кг/мм2 и выше.

По пластичности чугуны разделяются на:

  • Непластичные – относительное удлинение менее 1%.
  • Малопластичные – от 1% до 5%.
  • Пластичные – от 5% до 10%.
  • Повышенной пластичности – более 10%.

В заключение также хотелось бы обязательно отметить, что на свойства любого чугуна довольно существенное влияние оказывает даже форма и характер заливки.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: