углерода в чугуне и стали
Чугун — это сплав железа с углеродом. По процентному содержанию железа содержится более 90%. Количество углерода колеблется в пределах 2,14- 6,67%.
Благодаря этому элементу материал имеет высокую твердость, но появляется хрупкость. Это влечет ухудшение ковкости и пластичности.
В некоторые виды для улучшения характеристики добавляются легирующие элементы: алюминий, хром, ванадий, никель.
Характеристика видов углеродистого металла
Диаграмма железо-углерод показывает, из чего состоит чугун. Кроме железа, присутствует углерод в виде графита и цементита.
Состав сплава чугуна имеет разновидности:
- Белый. Присутствующий здесь углерод находится в химически связанном состоянии. Металл прочный, но хрупкий, поэтому плохо поддается механической обработке. В промышленности используется в виде отливок. Свойство материала позволяют вести его обработку абразивным кругом. Сложность вызывает процесс сварки, поскольку есть вероятность появления трещин из-за неоднородности структуры. Применение нашел в областях, связанных с сухим трением. Обладает повышенной жаростойкостью и износостойкостью.
- Половинчатый. Обладает повышенной хрупкостью, поэтому не нашел широкого применения.
- Серый. ГОСТ 1412–85 указывает, какой процент примесей содержит в своем составе этот металл: 3,5% углерода, 0,8% марганца, 0,3% фосфора, 0,12% серы и до 2,5% кремния. Присутствующий в пластинчатой форме углерод создает низкую ударную вязкость. Характеристика вида указывает, что на сжатие материал работает лучше, чем на растяжение. При достаточном нагреве обладает неплохой свариваемостью.
- Ковкий. Ферритовая основа такого вида обеспечивает ему высокую пластичность. В изломе имеет черный, бархатистый цвет. Получается из белого, который томится длительное время при температуре 800−950 градусов.
- Высокопрочный. Отличие от других видов заключается в присутствии графита шаровидной формы. Получается из серого после добавления в него магния.
Индивидуальные свойства металла
Материал характеризуется определенными характеристиками. К ним относятся:
- Физические. Такие величины, как удельный вес или коэффициент расширения зависят от того, сколько составляет в металле содержание углерода. Материал тяжелый, поэтому из него можно делать чугунные ванны.
- Тепловые. Теплопроводность позволяет аккумулировать тепло и удерживать, распространяя его равномерно во все стороны. Это используется при изготовлении сковородок или батарей для отопления.
- Механические. Эти характеристики меняются в зависимости от графитовой основы. Наиболее прочный — серый чугун, имеющий перлитовую основу. Материал с ферритовой составляющей более ковкий.
В зависимости от наличия примесей появляется разница в свойствах материала.
К таким элементам относятся сера, фосфор, кремний, марганец:
- Сера уменьшает текучесть металла.
- Фосфор понижает прочность, но позволяет изготавливать изделия сложной формы.
- Кремний увеличивает текучесть материала, снижая его температуру плавления.
- Марганец дает прочность, но понижает текучесть.
Различия между чугуном и сталью
Чтобы понять, чем отличается сталь от чугуна, нужно рассмотреть их характеристики.
Отличительной особенностью чугуна является количество углерода. Минимальное содержание его составляет 2,14%.
Это основной показатель, по которому можно отличить этот материал от стали.
железа в стали составляет 45%, а процентное содержание углерода до 2. Для определения различий на глаз нужно обратить внимание на цвет. Сталь имеет светлый оттенок, а чугун темный.
Определить же процентное содержание примесей может только химический анализ. Если сравнивать температуру плавления чугуна и стали, то у чугуна она ниже и составляет 1150−1250 градусов. У стали — в районе 1500.
Чтобы отличить материал, нужно провести следующие действия:
- Изделие опускается в воду и определяется объем вытесненной воды. У чугуна плотность меньше. Она составляет 7,2г/см3. У стали — 7,7−7,9 г / см3 .
- К поверхности прикладывается магнит, который к стали притягивается лучше.
- При помощи шлифовальной машинки или напильника натирается стружка. Затем она собирается в бумагу и вытирается об нее. Сталь не оставит следов.
Плюсы и минусы материала
Как и любой материал, чугун имеет положительные и отрицательнее стороны. К положительным качествам относятся:
- большая разновидность состояний.
- некоторые виды обладают высокой прочностью;
- возможность длительное время сохранять температуру;
- экологическая чистота, что позволяет изготавливать из него посуду;
- стойкость к кислотно-щелочной среде;
- высокая гигиеничность;
- длительный срок эксплуатации и долговечность;
- безвредность материала.
Однако и минусы тоже присутствуют. К ним относятся:
- при длительном нахождении в воде поверхность покрывается ржавчиной;
- высокая стоимость материала;
- низкая пластичность серого вида чугуна;
- хрупкость.
Чугун — это металл, который характеризуется высоким содержанием углерода. Благодаря этому у него присутствуют качества, которые бывают необходимы для промышленных и бытовых целей.
Источник: https://steelfactoryrus.com/soderzhanie-ugleroda-v-chugune-i-stali/
Сколько в пиве содержится алкоголя
Пиво – это слабоалкогольный напиток с большой историей, кроме того, он является самым популярным в мире. Существует множество сортов спиртного, все они отличаются по технике производства, а так же по крепости, то есть процентному содержанию этилового спирта.
Что такое пиво
Это пенный напиток, который производят на основе солодового сусла (из ячменя), с помощью пивных дрожжей и хмеля. Среднее содержание алкоголя в пиве 3-5.5 %.
Создание пенного – это сложный технологический процесс, включающий в себя изготовление пивного сусла – солод варится с хмелем в течение нескольких часов, добавляются дрожжи, и происходит его созревание. Длительность дозревания зависит от марки, и может быть от нескольких дней, до нескольких месяцев.
Далее пенное проходит фильтрацию, добавляются консерванты, и его уже можно употреблять. В готовом пенном образуются: алкоголь, фитоэстрогены, углекислый газ, сивушные масла.
Самым хорошим и качественным считается традиционное пенное, в составе которого нет ничего, кроме: ячменя, хмеля, дрожжей и воды. В некоторых сортах ячмень частично или полностью заменяют на пшеничные, рисовые, кукурузные и ржаные зерна.
Пенное низового брожения является самым популярным и основным продуктом на рынке, и составляет 90% от всего оборота продаж. Его принято называть лагером, а производство имеет одноименное название – лагерное. Низовое брожение происходит за счет специальных дрожжей, и длительное время за счет низкой температуры 5-10 °C. Вкус становится очень насыщенным.
Длительность верхового брожения значительно ниже. Происходит при температуре 15-20 °C за счет дрожжей верхового брожения, и занимает мало времени. Сорта этого метода относят к элю и портеру.
спирта в пиве
Показатель на этикетке хмельного говорит о нижней границе содержания в нем этанола. Производитель не имеет права указать количество % или оборотов ниже, чем есть на самом деле. Поэтому, реальный показатель чаще всего выше.
В России и Европе алкоголь измеряют в объемных процентах (% об.) Поэтому если мы говорим, что пиво 5%, это значит, что в 100 литрах пива — 5 литров чистого спирта. В Америке принято вычислять этанол в весовых долях (% вес.). Зная, что удельный вес спирта равен 0.78, можно вычислить, сколько в пиве чистого этанола. Для этого нужно указанный процент разделить на 0.78.
Например, если крепость 3.5%, то в объемных процентах это будет 3.5 : 0.78 = 4.5%. Если указана, например, цифра 6% (в весовых долях), опять же этот показатель нужно разделить на 0.78, и получаем 7.7%.
Если покупателю важно знать, сколько алкоголя в напитке, на этикетке нужно посмотреть страну производителя. Если это Америка, то чистого этанола будет выше, чем указано на этикетке, за счет единиц измерения. И не стоит забывать, что в большинстве случаев % всегда немного выше.
Виды пива по крепости
Процентное содержание этанола зависит от технологического производства. Основные виды:
- Безалкогольное. Содержит 0.5-0.7 % спирта.
- Легкое – до 2% этанола.
- Классическое. 3.5 – 7%.
- Крепкое 8-14%.
- Очень крепкое – от 14%.
В процессе изготовления, после переброжения, в классическом пиве бывает обычно 3.5 – 4.5 % этилового спирта. После фильтрации процент снижается. Этот процесс нужен для удаления остатков дрожжей. Некоторые способы фильтрации уничтожают микрофлору пива, тем самым продлевая его срок годности. Так же уменьшить количество оборотов может воздействие высоких температур. Спиртное подогревают до определенной температуры, вследствие чего часть спирта улетучивается.
Для увеличения процентного содержания алкоголя в напитке добавляют сахар, и производят заморозку. Обычно высокий процент хмельного имеет прямую зависимость от содержащихся в нем калорий. Любителям крепкого пива, страдающим ожирением, сахарным диабетом 2-го типа, и людям, следящим за фигурой, нужно учитывать этот факт.
На лишний вес влияет не только калорийность, но и содержащиеся в хмельном фитоэстрогены – это вещества подобные половым гормонам. Они сказываются на весе и внешнем виде человека. У мужчин, злоупотребляющих пенным, фигура начинает меняться по женскому типу – происходит увеличение молочных желез и бедер, а так же живота. У женщин появляется чрезмерная растительность на теле и грубеет голос.
Безалкогольное пиво
Безалкогольный напиток все же имеет небольшое количество оборотов, это цифра колеблется от 0.15 до 0.7 %. Чтобы сохранить привычный вкус и аромат, производители используют стандартные ингредиенты, но останавливают процесс раньше полноценного брожения, и фильтрация при данном производстве особая, чтобы отсеять этиловый спирт. Но на 100% профильтровать его не получиться, поэтому «безалкогольное» хмельное имеет обороты.
Особенно внимательным нужно быть людям, которые борются с алкогольной зависимостью, в том числе закодированным. Даже такой низкий процент этанола может спровоцировать тягу к спиртному. Помимо этого, все остальные компоненты содержатся в напитке в стандартных количествах, особенно это касается фитоэстрогенов. Как и при употреблении казалось безобидного напитка нагрузка на печень, почки и сердечно-сосудистую систему происходит высокая.
Не рекомендуется употреблять безалкогольное пенное, более одной банки, перед тем, как сесть за руль. А так же беременным, кормящим женщинам и детям употребление противопоказано.
Крепкое хмельное
Для приготовления крепкого пенного используются особые дрожжи, так как при стандартном производстве крепость не превышает 5%. Технология так же отличается – спиртное неоднократно замораживают для уменьшения жидкости, вследствие чего повышается градус.
Сколько процентов алкоголя в пиве — самое популярное крепкое:
- Hakusekikan Brewery — «Hurricane», 15%. Производит Япония. Особенность – выдержка на ячменном вине.
- Bruery — «Chocolate Rain», 19.5%. Бельгия. Высокий процент достигается благодаря брожению в бадье из под виски.
- De Struise Brouwers — «Five Squared», 25%. Шотландия.
Источник: https://cafebabaluba.ru/alkogolnye-napitki/skolko-v-pive-soderzhitsya-alkogolya.html
углерода в чугуне в процентах
Сегодня почти нет ни одной сферы жизни человека, где бы не применялся чугун. Этот материал известен человечеству уже достаточно давно и превосходно зарекомендовал себя с практической точки зрения.
Чугунное литье – основа великого множества деталей, узлов и механизмов, а в некоторых случаях даже самодостаточное изделие, способное выполнять возложенные на него функции. Поэтому в данной статье мы уделим самое пристальное внимание данному железосодержащему соединению.
Также выясним, какие бывают виды чугуна, их физические и химические особенности.
Определение
Чугун – это поистине уникальный сплав железа и углерода, в котором Fe более 90%, а C — не более 6,67%, но и не менее 2,14%. Также углерод может находиться в чугуне в виде цементита или же графита.
Углерод дает сплаву достаточно высокую твёрдость, однако, вместе с тем, понижает ковкость и пластичность. В связи с этим чугун является хрупким материалом.
Также в определенные марки чугуна добавляют специальные присадки, которые способны придать соединению определенные свойства. В роли легирующих элементов могут выступать: никель, хром, ванадий, алюминий.
Показатель плотности чугуна равен 7200 килограмм на метр кубический. Из чего можно сделать вывод, что вес чугуна – показатель, который никак нельзя назвать маленьким.
Историческая справка
Выплавка чугуна уже достаточно давно известна человеку. Первые упоминания о сплаве датируются шестым веком до нашей эры.
В Китае в древние времена получали чугун с довольно низкой температурой плавления. В Европе чугун стали получать примерно в 14 веке, когда впервые начали использовать доменные печи. На тот момент такое чугунное литье шло на производство оружия, снарядов, деталей для строительства.
На территории России производство чугуна активно началось в 16 столетии и далее быстро расширялось. Во времена Петра I Российская империя по объему производства чугуна смогла обойти все государства мира, однако уже через сто лет начала снова сдавать свои позиции на рынке черной металлургии.
Чугунное литье использовалось для создания разнообразных художественных произведений ещё в эпоху Средневековья. В частности, в 10 веке китайские мастера отлили поистине уникальную фигуру льва, вес которого превысил 100 тонн. Начиная с 15 века на территории Германии, а после и в других странах литье из чугуна получило широчайшее распространение. Из него делали оградки, решетки, парковые скульптуры, садовую мебель, надгробия.
В последние годы 18 века чугунное литье максимально задействовано в архитектуре России. А 19 столетие так и вообще прозвали «чугунным веком», так как сплав очень активно использовался в зодчестве.
Особенности
Существуют различные виды чугуна, однако средняя температура плавления этого металлического соединения составляет порядка 1200 градусов Цельсия. Этот показатель на 250-300 градусов меньше, чем требуется для выплавления стали. Такая разница связана с достаточно высоким содержанием углерода, что приводит к его менее тесным связям с атомами железа на молекулярном уровне.
В момент выплавки и последующей кристаллизации углерод, содержащийся в чугуне, не успевает полностью проникнуть в молекулярную решётку железа, и потому чугун в итоге получается довольно хрупким. В связи с этим он не применяется там, где имеют место постоянные динамические нагрузки. Но при этом он отлично подходит для тех деталей, которые имеют повышенные требования к прочности.
Технология производства
Абсолютно все виды чугуна производятся в доменной печи. Собственно, сам процесс плавки – довольно трудоемкая деятельность, требующая серьёзных материальных вложений. Одна тонна чугуна требует примерно 550 килограмм кокса и почти тонну воды. Объем загружаемой в печь руды будет зависеть от содержания железа. Чаще всего применяют руду, в которой железа не менее 70%. Меньшая концентрация элемента нежелательна, поскольку ее будет невыгодно экономически использовать.
Первый этап производства
Выплавка чугуна происходит следующим образом. В первую очередь в печь засыпают руду, а также коксующиеся марки угля, которые служат для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Помимо этого, эти продукты в процессе горения активно принимают участие в протекающих химических реакциях в роли восстановителей железа.
Параллельно в печь отгружается флюс, служащий в качестве катализатора. Он помогает породам быстрее расплавляться, что содействует скорейшему высвобождению железа.
Важно заметить, что руда перед загрузкой в печь подвергается специальной предварительной обработке. Ее измельчают на дробильной установке (мелкие частицы быстрее плавятся). После она промывается с целью удаления частиц, не содержащих металл. После чего сырье обжигают, за счет этого из него удаляется сера и прочие чужеродные элементы.
Второй этап производства
В загруженную и готовую к эксплуатации печь подают природный газ через специальные горелки. Кокс разогревает сырье. При этом выделяется углерод, который соединяется с кислородом и образует оксид. Этот оксид впоследствии принимает участие в восстановлении железа из руды. Отметим, что с увеличением количества газа в печи скорость протекания химической реакции снижается, а при достижении определённого соотношения и вовсе останавливается.
Избыток углерода проникает в расплав и входит в соединение с железом, формируя в конечном счете чугун. Все те элементы, которые не расплавились, оказываются на поверхности и в итоге удаляются. Эти отходы именуют шлаком. Его также можно использовать для производства других материалов. Виды чугуна, получаемые таким образом, называются литейным и передельным.
Источник: https://crast.ru/instrumenty/soderzhanie-ugleroda-v-chugune-v-procentah
Белый чугун
Белый чугун — это разновидность чугуна, которая в своём составе содержит углеродные соединения. В этом сплаве они называются цементитами.
Своё название подобный металл получил благодаря характерному белому цвету и блеску, который хорошо виден на изломе. Этот блеск проявляется благодаря тому, что в составе подобного чугуна отсутствуют большие включения графита.
В процентном отношении, он составляет не более 0,3%. Поэтому обнаружить его можно только спектральным или химическим анализом.
Белый чугун
Состав и виды белого чугуна
Белый чугун состоит из так называемой цементитной эвтектики. В связи с этим его делят на три категории:
- Доэвтектические. Это такие сплавы, в которых углерод не превышает 4,3% от общего состава. Он получается после полного остывания. В итоге приобретает характерную структуру таких элементов как перлит, вторичный цементит и ледебурит.
- Эвтектические. У них содержание углерода равняется 4,3%.
- Заэвтектический белый чугун. превышает 4,35% и может достигать 6,67%.
Кроме приведенной классификации его разделяют на обыкновенный, отбеленный и легированный.
Внутренняя структура белого чугуна представляет собой сплав двух элементов: железа и углерода. Несмотря на высокотемпературное производство в нём сохраняется структура с мелкой зернистостью. Поэтому если надломить деталь из такого металла будет наблюдаться характерный белый цвет.
Кроме этого, в структуре доэвтектического сплава, например, твёрдых марок, кроме перлита и вторичного цементита всегда присутствует цементит. Его процентное содержание может приближаться к 100%. Это характерно для эвтектического металла.
Для третьего вида структура представляет собой состав из эвтектики (Лп) и первичного цементита.
Одной из разновидностей подобных сплавов является так называемый отбелённый чугун. Его основу, то есть сердцевину, составляет серый или высокопрочный чугун. Поверхностный слой содержит высокий процент таких элементов, как ледебурит и перлит. Эффекта отбеливания глубиной до 30 мм добиваются, используя метод быстрого охлаждения. В результате поверхностный слой получается из белого цвета, а далее отливка состоит из обыкновенного серого сплава.
Структура белого чугуна
В зависимости от процентного содержания легированных добавок, различают следующие виды металла:
- низколегированные (в них содержится легирующих элементов не более 2,5%);
- среднелегированные (процент подобных элементов достигает 10%);
- высоколегированные (в них количество легирующих добавок превышает 10%).
В качестве легирующих добавок применяют достаточно распространённые элементы. Полученный таким образом легированный белый чугун приобретает новые, заранее заданные свойства.
Свойства белого чугуна
Любой чугунный сплав, с одной стороны, очень прочный, но в то же время обладает достаточной хрупкостью. Поэтому в качестве основных положительных свойств белого чугуна можно выделить:
- Высокую твёрдость. Это значительно затрудняет обработку деталей, в частности, резанием.
- Очень высокое удельное сопротивление.
- Отличную износостойкость.
- Хорошую стойкость к повышенному тепловому воздействию.
- Достаточную коррозийную стойкость, в том числе, к различным кислотам.
Белые чугуны, с пониженным процентом углерода, обладают большей устойчивостью к высоким температурам. Это свойство используется для снижения количества трещин в отливках.
Внешний вид белого чугуна
К недостаткам следует отнести:
- Низкие литейные свойства. Он имеет плохое заполнение отливочных форм. Во время заливки могут образовываться внутренние трещины.
- Повышенная хрупкость.
- Плохая обрабатываемость самих отливок и деталей из белого чугуна.
- Большая усадка, которая может достигать 2%.
- Низкая стойкость к ударным воздействиям.
Ещё одним недостатком является плохая свариваемость. Проблемы в сварке деталей из подобного материала вызваны тем, что в момент сварки происходит образование трещин, как при нагреве, так и при охлаждении.
Маркировка белого чугуна
Для маркировки белого чугуна применяют буквы русского алфавита и цифры. Если в нём имеются примеси, то маркировка начинается с буквы «Ч». Состав имеющихся легирующих добавок можно определить по последующим буквам П, ПЛ, ПФ, ПВК.
Они свидетельствую о наличии кремния. Если полученный металл обладает повышенной износостойкостью, то его маркировка будет начинаться с буквы «И», например ИЧХ, ИЧ.
Например, наличие в маркировке обозначения «Ш», означает, что в структуре сплава имеется графит шаровидной формы.
Цифры указывают на количество дополнительных веществ, присутствующих в белом чугуне.
Марка ЧН20Д2ХШ расшифровывается следующим образом. Это жаропрочный высоколегированный металл. Он содержит следующие элементы: никеля — 20%, меди — 2%, хрома — 1%. Остальные элементы — это железо, углерод, графит шаровидной формы.
Область применения
Этот сплав используют в следующих отраслях: машиностроение, станкостроение, судостроение. Из него производят некоторые элементы бытовых изделий. В машиностроении из него изготавливают: детали грузовых и легковых автомобилей, тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники. Применение легирующих добавок позволяет получать специально заданные свойства. Например, используют при изготовлении плит с различной формой поверхности.
Отливка из белого чугуна
Отбелённый чугун имеет достаточно ограниченную область применения. Из него производят детали несложной конфигурации. Например: шары для мельниц, колеса различного назначения, детали для прокатных станов.
Широкое применение он получил при производстве деталей таких крупных агрегатов, как гидравлические и формовочные машины, другие промышленные механизмы этого направления. Специфическая особенность их работы заключается в том, что они постоянно подвергаются воздействию абразивного материала.
Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/beliy-chugun.html
Чугуны: роль углерода и кремния
Чугуны являются тройными сплавами железо-углерод-кремний. Основными видами чугунов являются:
– серые чугуны;
– белые чугуны;
– высокопрочные чугуны с шаровидным графитом;
– ковкие чугуны.
Углерод и кремний в чугунах
Углерод находится в основном в виде графита в серых и ковких чугунах, а также в высокопрочных чугунах с шаровидным графитом. В белых чугунах углерод присутствует в виде цементита Fe3C.
На тип и форму углеродной фазы в чугунах влияет содержание кремния. Увеличение содержания кремния делает более трудным образование цементита и, тем самым, способствует формированию графита в серых, ковких и высокопрочных чугунах.
Углеродный эквивалент для чугунов
При работе с чугунами часто применяют понятие углеродного эквивалента. Для чугунов углеродный эквивалент СЕ имеет следующий вид:
Рисунок ниже дает графическое представление о соотношении содержания углерода и кремния в различных типах чугунов.
Рисунок 1 – Интервалы содержания углерода и кремния
для различных типов чугунов и кремнийсодержащих сталей
Заметим, что пунктирная линия вверху рисунка показывает состав любого вида чугуна, для которого СЕ = 4,3 %. Пунктирная линия внизу рисунка отражает соотношение СЕ = 2,0 % – она отделяет кремнийсодержащие стали от чугунов.
Для ясности рассмотрим железоуглеродистый сплав – чугун, в котором вообще отсутствует кремний. Тогда этот сплав содержит только железо+углерод и его расположение на графике будет ограничено содержанием углерода 4,3 %. По фазовой диаграмме на рисунке 2 видно, что этот состав является в точности эвтектическим составом для сплавов железо-цементит и очень близок к эвтектическому составу сплавов железо-графит.
Рисунок – Комбинированная фазовая диаграмма железо-графит и железо-цементит
Верхняя пунктирная линия на рисунке 1 является хорошей интерпретацией изменения эвтектического состава с увеличением содержания кремния железоуглеродистых сплавах. Вообще, если чугун имеет состав, который близок к эвтектическому, доля в них аустенитных дендридов будет очень небольшой.
Это значит, что когда углеродный эквивалент СЕ в чугунах падает намного ниже 4,3 %, то объемная доля твердой фазы в виде дендридов возрастает.
Аналогично, когда углеродный эквивалент СЕ приближается к 4,3 %, то возрастает доля эвтектической смеси – или аустенит + графит в серых чугунах, или аустенит + цементит в белых чугунах.
Свойства различных чугунов
Источник: https://steel-guide.ru/chuguny/chuguny-rol-ugleroda-i-kremniya.html
